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近日，中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員包信和與研究員高敦峰團隊，聯(lián)合復旦大學教授汪國雄團隊，在電化學合成氨研究方面取得進展。該團隊提出了羥基吸附可作為銅基催化劑上硝酸鹽電催化還原制氨反應的選擇性描述符，為高效催化劑和電解質(zhì)的理性設計提供了新思路。與能源密集型的哈伯-博施合成氨工藝相比，硝酸鹽電催化還原反應（NO3?RR）利用可再生電能，將廢水中的NO3?污染物轉(zhuǎn)化為氨，是溫和條件下合成氨的重要途徑。銅基催化劑表現(xiàn)出較好的NO3?RR性能，但存在反應過電位高、易產(chǎn)生亞硝酸鹽副產(chǎn)物、能量效率較低等問題。該研究采用銅納米立方體作為模型催化劑，探討了NO3?RR產(chǎn)物分布對電極電勢和NO3?濃度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著電極電勢的負移和NO3?濃度的降低，氨的選擇性提升。原位譜學表征和理論計算結果表明，這種依賴性源于催化劑表面羥基物種（*OH）的吸附狀態(tài)變化。具體而言，負移電極電勢和降低NO3?濃度均可削弱*OH吸附，促進水解離產(chǎn)生吸附氫物種，利于硝酸根及其含氮中間產(chǎn)物的加氫反應。基于上述反應機理，研究提出了羥基吸附可作為銅基催化劑上硝酸鹽電催化還原制氨反應的選擇性描述符，并將其應用于指導催化劑和電解質(zhì)理性設計中，抑制了低過電位下亞硝酸鹽副產(chǎn)物的生成。相關研究成果發(fā)表在《美國化學會-催化》（ACS Catalysis）上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）等的支持。論文鏈接科研人員提出硝酸鹽電催化還原制氨反應的選擇性描述符