氨（NH₃）是一种无碳燃料，是生产化肥等化学品的必需品。在电催化体系中，有毒的亚硝酸盐（NO₂^-）离子从受污染的水转化为NH₃具有极高的环境可持续吸引力，并且该体系有望从能量输入转变为能量输出。

近日，香港城市大学支春义教授开发了一种Zn-NO₂^-电池，同时作为电催化体系，可以同时降解NO₂^-，产生NH₃和用来发电。

文章要点

1）纳米颗粒组装的碳掺杂钴氧化物（C/Co3O4）中空纳米管对NO₂^-还原反应（NO₂^-RR）具有高效率，在-0.1~-0.6 V（相对于可逆氢电极）的宽电位范围内，法拉第效率（FE）接近100%。

2）研究人员发现，间隙C掺杂可以诱导局部电场引起电荷转移，从而降低了速率决定步骤（*N + e^- + H₂O → *NH + OH^-）的势垒，促进了NO₂^-RR过程。

3）组装后的Zn-NO₂^-电池的功率密度为6.03 mW cm^-2，NH₃ FE最高可达95.1%。因此，这项工作不仅开创了可持续能源供应和NH3电合成的Zn-NO₂^-电池体系，而且为实现废水中NO₂^-污染物的降解提供了一种有吸引力的电催化方法。

参考文献

Rong Zhang, et al, A Zn-nitrite battery as an energy-output electrocatalytic system for high-efficiency ammonia synthesis by carbon-doped cobalt oxide nanotubes, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D2EE00686C

https://doi.org/10.1039/D2EE00686C