硝酸盐的电催化还原有望用于可持续的氨合成，但其还原动力学缓慢且存在多个竞争反应。

近日，北京大学Lianming Tong，Xin GaoJin Zhang报道了一种以氮化铜（Cu₃N）为特色的催化剂，其固定在新型石墨炔载体（称为Cu₃N/GDY）上，用于电催化还原硝酸盐以合成氨。

文章要点

1）GDY 吸收氢并在 Cu₃N 中形成氮 (N) 空位，以实现快速硝酸盐还原反应 (NO₃RR)。此外，GDY 和 N 空位形成的独特吸收位点使 NO₃RR 具有优异的选择性和稳定性。

2）值得注意的是，在0.1M NO₃⁻，−0.9 V下，Cu₃N/GDY催化剂的氨产率(Y_NH3)高达35280 μg h⁻¹ mg_cat.⁻¹，法拉第效率(FE)高达98.1%。

3）利用电子顺磁共振 (EPR) 技术和原位 X 射线吸收精细结构 (XAFS) 光谱测量，研究人员可视化了 GDY 实现的 Cu₃N 和电催化 NO₃RR 中 N 空位的形成。

这些发现显示了 GDY 在可持续氨合成中的前景，并强调了 Cu₃N/GDY 作为催化剂的功效。

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Zixuan Zhang, et al, Graphdiyne Enabled Nitrogen Vacancy Formation in Copper Nitride for Efficient Ammonia Synthesis, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c04985

https://doi.org/10.1021/jacs.4c04985