中国科学院开发出高效氰胺金属化合物电催化剂用于硝酸根还原制氨

中国科学院上海硅酸盐研究所（以下简称上海硅酸盐所）研究员黄富强团队在电化学合成氨领域取得重要进展，开发出高效氰胺金属化合物电催化剂，实现了硝酸根（NO₃）还原制氨（NO₃RR）的高效转化。该催化剂通过调控金属位点与氰胺（NCN）基团的相互作用，优化了硝酸根的吸附和还原路径，显著提升了氨的产率和选择性。

研究团队设计并制备了Cu_0.8Zn_0.2NCN固溶体催化剂，通过引入锌原子改变了铜位点的电子结构，形成了NO₂⁻不对称构型，从而增强了吸附作用并促进了化学键的断裂。以Cu_0.8Zn_0.2NCN为阴极构建的电解精炼厂在2.36 V全电池电压下电流密度可达2000 mA cm^–2，在工业级电流密度400 mA cm^–2下可连续稳定运行超过140小时，氨的生产速率约为∼30 mg_NH3 h^–1 cm^–2。相关研究成果发表在Journal of the American Chemical Society, 2025, 147 (9), 8012-8023。

该系列研究的第一作者为上海硅酸盐所2022级直博生王家成（Jayden）。研究工作得到国家自然科学基金面上/重大研究计划培育，国际（地区）合作与交流项目（与瑞典皇家理工学院合作），上海市优秀学术带头人和上海市“科技创新行动计划”科技支撑碳达峰碳中和专项项目等项目的资助和支持。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c00837

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202418451

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