氨被广泛用于生产化肥，塑料和炸药等，同时也被视为潜在的能源载体。温和条件下的电化学氮还原反应（NRR）可有效合成氨。但是，该方法面临着氨产率低和法拉第效率低等问题。近日，浙江大学侯阳设计了用于电化学NRR的片状剥离金属二硫化铌（NbS₂）纳米片。由于更多的暴露活性位点和高电子转移能力，剥落的NbS₂纳米片对电化学NRR表现出非凡的活性。与可逆氢电极（RHE）相比，在-0.5 V时，即可实现10.12％的高法拉第效率和37.58 μgh^-1 mg^-1_cat的高氨产率。将其进一步组装成Zn-N₂电池并用作正极材料时，获得了714 mA hg^-1的能量密度和0.31 mW cm^-2的功率密度。值得注意的是，可通过太阳能驱动剥离的NbS₂纳米片的电化学NRR。

文章要点：

1）作者通过简便的液体剥落方法由块状NbS₂制成剥落的金属NbS₂纳米片。TEM图像表明块状NbS₂有效地剥落到了层上。HRTEM可以观察到清晰的晶格条纹，此外，AFM图像显示剥落的NbS₂纳米片的厚度约为12 nm，横向尺寸约为300 nm。

2）由于高暴露的活性位点和快速的电子转移能力，剥落的NbS₂纳米片材在NH₃的生产中表现出高FE（10.12％），在-0.5 V时NH₃的产率为37.58 μgh^-1 mg-¹_cat。由于形成的Nb⁴⁺物种已成为NRR的真正活性位点，因此剥落的NbS₂纳米片具有优异的电催化性能。

3）将剥落的NbS₂纳米片作为Zn-N₂电池的正极材料时，其电池功率密度为0.31 mW cm^-2，能量密度为714 mA hg^-1。此外，基于NbS₂剥落纳米片的硅电池，可以实现可持续的太阳能驱动NRR和OER。

总之，该研究为其他2D过渡金属二硫化二氢材料的可剥落剥离提供了指导，并为其在能量转化和催化（例如析氢反应，氧还原反应和二氧化碳还原）中的广阔应用前景提供了新的策略。

Han Wang, et al, Exfoliated Metallic Niobium Disulfate Nanosheets for Enhanced Electrochemical Ammonia Synthesis and Zn-N2 battery,

Applied Catalysis B: Environmental,2020

DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.118892.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320303076