亚硝酸盐(NO₂^-)是自然界中大量存在的污染物质，威胁着人类的健康。将NO₂^-转化为危害较小的产品的催化过程已被证明是一种有效的去除NO₂^-的策略。然而，以往的研究大多是针对钯催化剂对N₂的选择性，这严重限制了从催化过程中回收有附加值的副产物的潜力。

有鉴于此，德克萨斯大学奥斯汀分校Graeme Henkelman、Charles J. Werth和Simon M. Humphrey等人，通过实验和理论研究发现，证明Ir和CuxIr(100-x)纳米颗粒在还原NO₂^-时具有接近100%的NH₃选择性，而纳米Pd的NH3选择性小于1％。

本文要点

1）制备的纯IrNPs和合金CuxIr(100-x)NPs在接近中性的pH溶液中对亚硝酸盐的还原具有出色的NH₃选择性(~100%)。

2）采用密度泛函理论（DFT）计算来生成催化模型，以估算NO₂^-还原为NH₃的活性，其中相对NH3选择性是使用催化表面的N和NH₃结合能作为反应性描述符而得出的。基于该反应网络中N与其他吸附物的结合能（例如HNO*和NH*）之间的线性比例关系，发现反应中间体的所有结合能都可以通过与N的结合能的线性关系来估计。因此，可以使用N和NH3的结合能以及N和其他相关吸附物的结合能之间的线性关系来估算反应自由能。火山图中发现的两个峰代表了两个途径的最高理论活性：左峰对应于通过NO离解途径形成的NH₃，而右峰对应于在NO加氢后发生N-O键被活化的NO缔合途径。

3）另外，发现纯的IrNP的亚硝酸盐还原活性接近工业上使用的Pd NP。与包括Pd和Pd合金在内的N₂选择性催化剂相比，预计NH₃选择性催化剂的使用可以帮助扩大NO₂^-去除以及在NH₃生产中的潜在应用。

总之，这些NH₃选择性催化剂可用于水净化和氨生产。

参考文献：

Hao Li et al. Cu_xIr_1–x Nanoalloy Catalysts Achieve Near 100% Selectivity for Aqueous Nitrite Reduction to NH₃. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c01604

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01604