废水中的NO₃^-对人类健康和生态环境造成严重的影响，电催化还原NO₃^-制备NH₃过程是一条消除硝酸盐并且能够可持续的制备NH₃的方法，但是电催化还原NO₃^-制备NH₃的过程面临难以在较宽的电化学区间得到高法拉第效率的问题。

有鉴于此，苏州大学吴张雄教授、楼耀尹副教授等报道在氮掺杂有序多孔碳载体上构筑空间分离的双金属串联电催化剂，将大量的尺寸超小的Cu纳米粒子组装在多孔碳的内部，将少量Ru纳米粒子修饰在多孔碳的外表面（Ru/Cu@NOMC, nitrogen-doped ordered mesoporous carbon ）。

本文要点

（1）

在电催化还原NO₃^-RR反应中，Cu位点能够快速的将NO₃^-转化为吸附的NO₂^-（*NO₂^-），Ru位点促进生成活性*H，改善Cu位点*NO₂^-还原为NH₃的效率。

（2）

通过Cu和Ru位点之间的协同效应，Ru/Cu@NOMC催化剂能够在-0.1 V过电势实现高达100 %的NH₃法拉第效率，在-0.5 V过电势实现1267 mmol g^-1 h^-1的产率。通过有限元分析和电化学原位Raman光谱表征，发现多孔碳能够增强中间体的浓度。

由于Cu-Ru协同效应和多孔碳限域效应，Ru/Cu@NOMC催化剂在500 mV以90 %的NH₃法拉第效率稳定156 h电催化。

参考文献

Jia-Jia Zhang, Yao-Yin Lou*, Zhangxiong Wu*, Xiaoyang Jerry Huang, and Shi-Gang Sun, Spatially Separated Cu/Ru on Ordered Mesoporous Carbon for Superior Ammonia Electrosynthesis from Nitrate over a Wide Potential Window, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c06657

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06657