💡这项突破是什么?
近日，理学院江明航副教授课题组在国际TOP期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（中科院一区，IF=7.6）发表题为“Nanoparticle-Agminated Copper Nanospheres Featuring Tailored Grain Boundary Densities for Enhanced Ammonia Electrosynthesis ”的研究论文。江明航副教授为本文第一作者和通讯作者，2023级硕士研究生陈羲为学生第一作者。
电催化硝酸盐还原反应(NITRR)合成氨是实现硝酸盐水体污染去除和氮循环利用的一种有效途径。目前，电化学NITRR领域的持续挑战在于设计和开发稳定高效的电催化剂。本文提出一种螯合共沉淀结合电化学还原的策略，在碳纳米管表面实现原位表面重构，将碱式硫酸铜前驱体（x-Cu₄(OH)₆SO₄/CNTs，x=0.9、1.0、1.1）转化为纳米颗粒聚集型铜纳米球（x-Cu NS/CNTs）。值得注意的是，通过调控共沉淀过程中的碱浓度，可精准控制前驱体的结晶度，随后经电还原处理后，可获得晶界密度可调的铜纳米球催化剂。得益于表面大量的晶界为硝酸盐电还原提供了高效催化活性位点，所制备的1.0-Cu NS/CNT催化剂在相对于可逆氢电极-0.9 V的电位下，合成氨法拉第效率（FENH3）高达91.3%。此外，以1.0-Cu NS/CNTs为阴极、锌箔为阳极,自制了一种NITRR||ZnOR电池，实现了4.2 mW·cm⁻²的峰值功率密度。本研究为可控构筑富含表面晶界的铜基电催化剂用于提升硝酸盐电还原制氨，提供了新的设计思路和数据参考。
x-Cu NS/CNTs (x = 0.9, 1.0, or 1.1)的合成路线示意图和样品的形态和结构分析
样品的XRD和XPS谱图分析
样品的电催化NITRR性能测试。
电催化合成氨中氮来源验证和催化剂稳定性测试
以1.0-Cu NS/CNTs为阴极、锌箔为阳极，自制NITRR||ZnOR电池的性能测试
通讯作者简介：
江明航，理学博士，副教授，硕士生导师。2022年7月起任教于西华大学理学院，主要从事用于电催化碳/氮能源转化的金属基纳米材料的结构设计及反应机制研究。近年来，主持国家自然科学基金青年基金项目（C类）和四川省自然科学基金青年基金等项目共计5项。已在国际学术期刊发表SCI论文60余篇，总被引2700余次，H因子27。以第一/通讯作者在Chemical Society Reviews, Chem, Advanced Functional Materials, ACS Nano,Environmental Science & Technology，Nano Letters和Nano Energy等国际高水平期刊上发表论文20余篇, 其中，IF＞10论文12篇，自然指数期刊论文9篇，ESI高被引论文5篇，ESI热点论文2篇。担任学术期刊«Frontiers in Chemistry» 和«Frontiers in Materials»的评论编辑和客座编辑, «Carbon Neutralization» 青年编委。
第一作者简介：
陈羲，理学院化学专业2023级硕士研究生，曾获研究生国家奖学金和2026届省级优秀毕业生。主要从事铜基纳米材料的设计、合成及其电催化合成氨方面的研究。目前，以学生一作在Chem（IF=19.6,中科院一区）、Chinese Journal of Catalysis（IF=17.7,中科院一区）、Journal of Energy Chemistry（IF=14.9,中科院一区）、ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF=7.6,中科院一区）和Journal of Colloid and Interface Science（IF=9.7,中科院一区）期刊上发表SCI论文5篇。
