無膜雙極氨電合成研究獲進展

　　硝酸鹽電還原反應合成氨是新興的可持續綠氨制備路徑，但其復雜的多步反應機制及與析氫反應的激烈競爭，導致反應效率與選擇性難以兼顧。從技術經濟性角度考量，亟需開發成本更低、活性更高的電催化劑材料。

　　近日，中國科學院福建物質結構研究所團隊提出了基于“電化學重構—氧空位簇協同”的新型活性位點構筑策略。研究以原位自腐蝕制備的低成本NiFe層狀雙金屬氫氧化物（NiFe–LDH）為前驅體，通過陰極電化學表面重構實現去羥基化，選擇性地在Ni位點周圍可控生成氧空位簇，構建出低價Ni與氧空位簇協同的界面結構。這一設計增強了NO3–的吸附與活化，并抑制析氫副反應，使活性氫更傾向于參與NO3–的逐步加氫過程，從而提升合成氨的選擇性。

　　電化學測試結果表明，重構后的NiFe-LDH-R在10–500 mM硝酸鹽濃度范圍內及寬電位范圍內均表現出優異的還原轉化產氨性能：氨法拉第效率達88.5–95%，最高電流密度為–1.46 A·cm?2，產氨速率達104.1 mg·h?1·cm?2。原位光譜分析顯示，該催化劑加氫動力學顯著增強，傾向于熱力學更優的NOH反應路徑。理論計算表明，氧空位簇/Fe與低價Ni位點存在協同作用——前者強化NO3?吸附與活化，后者提供定向活性氫供給，從而整體降低反應能壘并加速反應動力學。

　　這項研究構建了新型的無膜雙極氨電合成體系，可實現超越100%的氨法拉第效率，并將氨進一步增值轉化為具有克級產量的烏洛托品化學品。同時，該工作展現了電化學重構在催化劑結構革新中的潛力，為高能效電化學合成氨及其增值轉化開辟了新路徑。

　　相關研究成果發表在《德國應用化學》上。