氨是一种重要的化工原料之一，不仅可以用于生产化肥、药物等，而且也是一种理想的洁净能源载体。传统的Haber–Bosch法合成氨技术存在环境污染和能耗高等，新型的电化学固氮技术，具有环保、合成条件温和、原料来源丰富（氮气和水）、工艺简单等优点，具有广阔的应用前景。然而，氮气分子极其稳定，而且催化反应过程中存在析氢反应竞争，导致产氨速率和法拉第效率较低，设计开发高效催化剂以同时实现高活性和选择性，来实现可持续的NRR是极具挑战性的。

有鉴于此，重庆大学王煜教授、澳大利亚卧龙岗大学郭再萍教授和重庆大学周苗教授等人，提出了一种独特的等离子体辅助煅烧和硬模板剂策略，合成了氮磷双掺杂蜂窝状多孔碳膜锚定具有大量表面台阶原子的IrP₂纳米晶催化剂（IrP₂@PNPC-NF），表现出优异的电催化固氮性能。

本文要点

1）利用一种独特的等离子辅助策略来合成具有大量表面台阶原子的IrP₂纳米晶，锚定在P,N掺杂的多孔碳纳米膜(IrP₂@PNPC‐NF)中，其中IrP₂纳米晶的边缘极不规则，超薄的PNPC NF具有蜂窝状的大孔结构。IrP₂@PNPC-NF在催化氮气还原转化为氨的过程中表现出优异的催化性能，氨气产率为94.0 μg h⁻¹ mg⁻¹_cat.，产氨的法拉第效率为17.8%。

2）通过¹⁵N同位素示踪元素标记测试，证明了合成的氨气来源于氮气的还原而非催化剂碳膜中氮的流失。

3）理论研究发现：高指数（313）晶面在促进NRR的同时也能够抑制HER的进行，相反低指数晶面（111）以HER为主导不利于NRR过程。

总之，该工作提出的等离子体辅助煅烧策略还可以用于制备具有丰富低配位台阶原子的其他高熔点金属磷化物（OsP₂@PNPC-NF, Re₃P₄@PNPC-NF等），表明该方法具有一定的普适性。

参考文献：

Xiaohui Yang et al. Low‐Coordinate Step Atoms via Plasma‐Assisted Calcinations to Enhance Electrochemical Reduction of Nitrogen to Ammonia. Small, 2020.

DOI: 10.1002/smll.202000421

https://doi.org/10.1002/smll.202000421