相比于传统的金属催化剂，碳基电催化剂具有价格低、可持续、电化学稳定等优势。碳基催化剂的高比表面积有助于加快反应动力学，因此人们将碳基催化剂可能用于污染物消除等环境应用。但是因为通常合成碳基催化剂需要高温和活化等操作步骤，因此通常产生结构畸变，并且难以控制掺杂的程度，因此设计合成碳基催化剂非常困难。

有鉴于此，马克思·普朗克胶体与界面研究所Mateusz Odziomek等通过CO₂和SnCl₂作为原料合成大量掺杂氧的碳纳米片，在电催化还原硝酸盐制备氨的反应中实现优异的性能。

主要内容

（1）

以CO₂和SnCl₂作为原料，其中CO₂提供碳原料，SnCl₂作为p区金属熔盐，在400 ℃较低的温度合成多孔富含氧的碳纳米片催化材料，比表面积达到1600 m² g^-1。机理研究结果说明Sn(II)能够还原脱氧和缩合/交联，这有助于Sn(II)转变为Sn(IV)。

（2）

由于合成的碳纳米片具有非常高的比表面积和掺杂氧，因此在电催化硝酸盐合成氨的反应中表现优异性能，氨的产量达到221 mmol g^-1 h^-1，法拉第效率达到93 %。这个结果比其他碳基催化剂的性能更好。通过原位Raman表征说明该反应为电化学加氢催化机理，其中水分子还原反应提供电催化制备氨所需的活性氢。

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Xinyue Zheng, Zhihong Tian, Roza Bouchal, Markus Antonietti, Nieves López-Salas, Mateusz Odziomek, Tin (II) Chloride Salt Melts as Non-Innocent Solvents for the Synthesis of Low-Temperature Nanoporous Oxo-Carbons for Nitrate Electrochemical Hydrogenation, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202311575

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202311575