鄢俊敏/石苗苗/钟海霞Angew：通过Cu活化Co电极上的NOx还原实现克级NH3电合成

常压电化学氨（NH₃）合成是一种很有前途的替代能源密集型Haber-Bosch路线的方法。然而，电化学合成氨的安培电流密度或克级氨产率的工业需求仍然是一个巨大的挑战。

基于此，吉林大学鄢俊敏教授，石苗苗，中国科学院长春应用化学研究所钟海霞研究员（共同通讯作者）等人报道了在双极膜（BPM）组装电解槽中使用Cu活化Co电极，通过NO₂^–还原高速率生产NH₃，其中BPM维持离子平衡和电解质的液位。

理论计算表明，Cu优化了NO₂^–的吸附行为，并促进了Co位点上的氢化步骤，使NO₂^–快速还原。投影态密度（PDOS）图表明，Co在费米能级附近有较多的电子态，表明*NO₂在其表面有较强的化学吸附。Cu原子的引入使d带中心左移，削弱了NO₂^–在Co位点上的吸附，这有利于后续的加氢步骤。

本文进一步计算了NO₂^–RR的吉布斯自由能（ΔG）分布。对于Co来说，电位决定步骤（PDS）是*NH到*NH₂，其∆G为2.84 eV，这是由于*H在Co原子上的强吸附限制了*NH的后续加氢，从而削弱了NO₂^–RR的性能。

Cu的引入调节了Co位点的强吸附能，使PDS转变为由*NO到*NOH，CuCo和CuCo₃O₄的∆G_PDS分别为0.15和2.14 eV。在Cu掺杂后，相邻的Co原子仍然能够吸附足够的*H，为N物种的有效加氢过程提供支持，并提高整体的电化学活性。

Gram-level NH₃ Electrosynthesis via NO_x reduction on Cu Activated Co Electrode. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202315238.

https://doi.org/10.1002/anie.202315238.