NH₃不仅是多种生物体、肥料、药品和化学品的重要组成部分，还是一种绿色能源载体和潜在的运输燃料，将N₂电化学还原成NH₃具有重要的应用前景和意义。目前工业合成氨主要依靠高温（300-500℃）和高压（15-30 MPa）的Haber-Bosch法，然而，此方法能量消耗极高，每年消耗全球能源供应的1%以上。电催化氮还原反应（NRR）方法具有高反应效率，可控的产物选择性以及反应装置简单等优势，具有广阔的工业应用潜力。然而，目前的NRR电催化剂均表现出较差的催化活性，并且由于电催化析氢反应（HER）作为竞争反应而导致氨产率也较低。近年来，缺陷工程策略在NRR电催化剂上得到了广泛的应用，显著提高了电催化NRR活性和选择性。

有鉴于此，天津大学胡文平教授、张志成教授，河南农业大学秦毓辰教授以及济南大学王海青教授等人，综述了近年来有关调控缺陷提升电催化还原氮气合成氨的最新研究进展，包括空位、掺杂、单原子、非晶化和高指数晶面等缺陷。

本文要点

1）综述了构筑富含缺陷的NRR电催化剂研究的最新研究进展，讨论了缺陷的构筑策略，介绍了各种类型缺陷的NRR固氮机理，分析了NH₃的测定方法，并指出了缺陷工程在NRR过程中所起的作用。最后提出了缺陷可控型电催化剂在制备和应用方面所面临的机遇和挑战。

2）与传统Haber-Bosch工艺相比，电催化剂催化氮还原制氨的催化性能仍有一定的差距，但目前在NRR方面取得的进展证实了在温和条件下电还原氮制NH₃的可能性。

3）构筑缺陷是调整纳米结构电催化剂的几何结构和电子结构的有效策略，有利于N₂分子的吸附和活化，进而提高NRR的催化效率和选择性。然而，不同类型的缺陷和催化剂活性之间的构效关系及催化机理仍有待深入研究。

总之，该工作有助于促进设计开发出更高效和稳定的电催化剂来促进电化学NRR的发展。

参考文献：

Chenhuai Yang et al. Defect engineering for electrochemical nitrogen reduction reaction to ammonia. Nano Energy, 2020.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105126

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105126