在不同pH的溶液下进行电催化还原硝酸盐（eNO₃^-RR）合成氨对于处理含有硝酸盐的真实废水非常重要，但是开发在宽pH区间内高活性且稳定的催化剂仍然是个巨大挑战。

有鉴于此，北京化工大学胡传刚教授、陈晓春教授等报道一种多级碳结构非金属电催化剂（C-WFEC），这种多级结构碳催化剂为带有侧翼的共轴纳米电线结构W-CCNs（winged carbon coaxial nanocables），这种结构是通过石墨烯纳米片和碳作为外层组成，其中的碳纳米管具有丰富的拓扑缺陷。

本文要点：

（1）

通过CNTs进行适度氧化，随后引入拓扑缺陷，得到这种多级碳结构电催化剂。W-CCNs具有功能性分离的性质，其中催化剂的CNTs内核促进高效率的电荷分离，外层含有原位生成的石墨烯纳米片和富含拓扑缺陷的碳层，并且具有不同的碳原子结构。这种结构在促进NO₃^-吸附，水分子解离，生成N-H化学键起到关键作用。

（2）

这种创新型设计的催化剂结构使得C-MFEC催化剂具有优异的eNO₃^-RR电催化活性，在酸性、中性、碱性电解生成NH₃的速率分别达到49.5、75.3、88.1 g h^-1 g_cat^-1，这种催化活性指标不仅展示了C-MFECs催化剂的优势，而且可以与含金属的催化剂竞争，甚至超过了含有金属的催化剂的性能。

参考文献

Xiaowen Liu, Linjie Zhao, Yuanqing Shen, Weihua Peng, Baoguang Mao, Jianhua Hou, Dan Wang, Xiaochun Chen, Yao Dai, Canjie Zhang, Chuangang Hu, Hierarchical Carbon-Based Electrocatalyst with Functional Separation Properties for Efficient pH Universal Nitrate Reduction, Adv. Mater. 2025

DOI: 10.1002/adma.202417623

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202417623