深大张黔玲/齐大张丹彤/天大韩晓鹏Angew: 电子传输+水解离协同加速硝酸根还原！
纳米人
电化学硝酸盐还原反应（NO3-RR）合成氨（NH3）作为一种可持续的氨合成途径，结合了硝酸盐污染水体的环境修复与碳中和能源转化，展现出重要应用前景。电化学NO3-RR利用可再生能源电力将硝酸盐（农业径流与工业废水中的主要污染物）转化为高附加值NH3，提供了一种更绿色的选择。近年来，过渡金属氧化物催化剂（如Co3O4）在NO3-RR 中展现出潜力。但Co3O4存在固有的局限性：半导体特性限制电子传输，表面化学环境不利于NH3合成所需的质子耦合电子转移（PCET）多步反应。杂原子掺杂已被广泛探索以调控材料电子与催化性能，常规非金属掺杂策略（如N、B或P掺杂）主要聚焦于体相电子态与中间体吸附调控，却忽视了主导质子转移的界面动力学过程。特别是通过调控双电层加速水解离的作用机制仍有待深入探索。
近日，深圳大学张黔玲团队与齐齐哈尔大学张丹彤团队和天津大学韩晓鹏团队合作，在Angewandte Chemie International Edition期刊发表题为“Beyond Conventional Doping: Sulfur-Induced Electronic and Interfacial Dynamics for Advanced Nitrate Reduction”的研究论文，该论文系统阐述了硫掺杂诱导Co3O4带隙收缩并调控了界面水分子氢键网络，同时促进质子转移和电子转移过程。深圳大学硕士研究生张庆浩和叶炜蓝、深圳大学/天津大学博士研究生陈文达为论文共同第一作者，曹慧群、张丹彤、韩晓鹏、叶盛华、张黔玲为论文共同通讯作者。
要点1：电子结构调制——硫掺杂缩小Co3O4带隙，提升材料导电性，促进电子转移；
要点2：界面动力学优化——原位光谱学实验、动力学同位素效应实验证明，硫掺杂破坏双电层中的氢键网络，加速水解离和质子转移；
要点3：机理揭示——设计了苯磺酰氯作为探针分子对硫原子的孤对电子进行掩蔽，揭示了硫原子的孤对电子是破坏界面氢键网络、促进界面水解离的主要原因；
要点4：理论计算——硫原子的价电子弥散，与界面水分子形成较强的静电斥力，致水分子的界面氢键网络破坏，促进水分子解离并加速NO3-的质子化。
文献信息：
Beyond Conventional Doping: Sulfur-Induced Electronic and Interfacial Dynamics for Advanced Nitrate Reduction
Angewandte Chemie International Edition
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202504815
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