涉及八个电子转移过程和硝酸盐还原反应（NO3RR）的多个中间体导致动力学缓慢和法拉第效率低，因此，深入了解反应机理以开发高效电催化剂至关重要。

在此，兰州大学李泽龙教授，中科院大连化物所李灿院士制备了一系列还原氧化石墨烯负载的 RuCu 合金催化剂 (Ru_xCu_y/rGO)，并将其用于将 NO₃^-直接还原为 NH₃。

文章要点

1）结果显示，Ru₁Cu₁₀/rGO 在 −0.05 V 的超低电位下相对于 RHE 的氨形成率为 0.38 mmol cm⁻² h⁻¹（负载 1 mg/cm²），氨法拉第效率 (FE) 为 98% ，与 Ru 催化剂相当。

2）Ru₁Cu₁₀/rGO 的高效活性可归因于 Ru 和 Cu 位点之间通过中继催化的协同作用，其中 Cu 显示出将 NO₃^-还原为NO₂^-的唯一有效活性，而 Ru 显示出优异的活性NO₂^-至NH₃。此外，Cu掺杂Ru调节了合金的d带中心，有效调节了NO₃^-和NO₂^-的吸附能，促进了NO₃^-直接还原为NH₃。

这种协同电催化策略为开发高效多功能催化剂开辟了一条新途径。

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Wensheng Gao, et al, Alloying of Cu with Ru Enabling the Relay Catalysis for Reduction of Nitrate to Ammonia, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202202952

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202202952