光电催化还原硝酸盐制备氨（PEC NO₃RR）目前成为具有前景的促进自然界氮循环的途径，PEC NO₃RR能够降低合成氨所需的电势，将丰富的太阳能能源与可持续固氮实现结合。但是，光电化学PEC NO₃RR过程受到缓慢的载流子动力学、较低的催化反应选择性、氨产率非常低的问题。目前，能够在较低过电势进行PEC NO₃RR电催化反应的光电极非常少见。

有鉴于此，内蒙古大学王蕾教授、高瑞廷博士、武利民教授等报道CuSn合金助催化剂修饰Sb₂S₃，实现了高效率的选择性PEC合成氨。

本文要点

（1）

CuSn/TiO₂/Sb₂S₃光电极在光电催化PEC NO₃RR反应过程中具有超低的启动电势（0.62 V），当过电势为0.4 V，合成氨的法拉第效率达到97.82 %。在0 V_RHE进行PEC NO₃RR，合成氨的产量达到16.96 μmol h^-1 cm^-2。

（2）

动力学实验和理论计算研究结果说明CuSn/TiO₂/Sb₂S₃具有优异的电荷分离效率和电荷传输性能，有助于光生电子参与PEC NO₃RR。而且，NO₂*吸附的强度比较合适，因此改善催化反应效率，提高NH₄⁺产量。这项研究结果有助于设计硫化物光电极用于合成氨。

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Shijie Ren, Rui-Ting Gao, Jidong Yu, Yang Yang, Xianhu Liu, Limin Wu, Lei Wang, Enhanced Charge-carrier Dynamics and Efficient Photoelectrochemical Nitrate-to-ammonia Conversion on Antimony Sulfide-based Photocathodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202409693

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202409693