电化学氮还原反应（NRR）被认为是替代传统的Haber-Bosh法合成NH3的一种很有前途的方法。受固氮酶中Fe-Mo-S辅助因子的启发，金属硫化物催化剂，主要是铁基或钼基硫化物，最近受到了极大的关注。

有鉴于此，韩国科学技术院Sang Soo Han，Seung Yong Lee，Hyun S. Park报道了将Cu_2-xS（0≤x<1）作为一种有效的NRR电催化剂。

文章要点

1）常温常压电化学测试表明，Cu_1.81S在水溶液中与可逆氢电极相比，在-0.1 V下的法拉第效率为14.1%，NH₃产率为2.19 μmol h^-1 cm^-2。

2）第一性原理计算结果表明，优异的NRR性能源于Cu_1.81S中的三重Cu配位点。这些位置使N₂H_y吸附过程中的N-H···S氢键成为可能，并稳定了Cu_2-xs表面的中间体，极大降低了NRR的过电位极限。这3重位点不仅提供了与固氮酶相似的生物启发的NRR途径，而且还使远端途径和交替途径成为可能，从而提高了NRR的效率。

这项研究提供了一种有吸引力的NRR电催化剂策略，并开辟了一条探索硫系和卤化物作为NRR催化剂的替代途径，其中氢键介体也可以起到类似的作用。

Min-Cheol Kim, et al, Hydrogen Bonding-Mediated Enhancement of Bio-inspired Electrochemical Nitrogen Reduction on Cu_2-xS Catalysts, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c01730

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01730