电化学氮还原反应（NRR）提供了一种在环境条件下生产氨（NH₃）的简便且可持续的策略。但是，由于竞争性的析氢反应（HER），NH₃的低收率和法拉第效率（FE）仍然是主要挑战。

有鉴于此，苏州大学江林教授、孙迎辉教授和东莞理工学院曲江英教授等人，通过在疏水性碳纤维纸上原位制备Au纳米颗粒（NPs），设计了一种三相电催化剂（Au/o-CFP）。

本文要点

1）疏水的CFP表面有利于N₂(气体)、电解质(液体)和Au NPs(固体)的高效三相接触点(TPCPs)。因此，浓缩的N₂分子可以直接与电催化剂表面接触，降低质子浓度，抑制HER，整体提高NRR。

2）三相Au/o‐CFP电催化剂具有优异的NRR性能，在−0.30 V（vs RHE）时(0.1 M Na₂SO₄)，NH₃产率为40.6×g⁻¹ mg⁻¹，在−0.10 V时FE产率高达31.3%。

3）N₂气泡接触角结果和循环伏安法分析证实，疏水界面与N₂气泡具有相对较强的相互作用，可增强NRR，对HER的电催化活性较弱。值得注意的是，三相Au/o‐CFP具有极佳的稳定性，在七次循环测试中NH₃收率和FE的波动可以忽略不计。

总之，该工作为改善NRR并同时抑制HER提供了新的策略。

参考文献：

Junchang Zhang et al. Three‐Phase Electrolysis by Gold Nanoparticle on Hydrophobic Interface for Enhanced Electrochemical Nitrogen Reduction Reaction. Advanced Science, 2020.

DOI: 10.1002/advs.202002630

https://doi.org/10.1002/advs.202002630