纳米碳是一类重要的能源材料，其相关应用之一是用于氮还原反应，即通过光催化和电催化方法从N₂和H₂O直接合成NH₃。氨也是一种有价值的能量或氢载体。

有鉴于此，意大利墨西拿大学Gabriele CENTI教授等人，分析了该领域的发展，讨论仅限于纳米碳基电极。

本文要点

1）讨论内容包括：i）与缺陷/应变相关的C原子上的电荷密度差异相关的活性位点； ii）杂原子掺杂；iii）引入孤立的金属离子；iv）金属氧化物（氢氧化物）的生成和原位动力学/纳米碳边界，以及v）纳米碳特性用于控制界面。讨论的重点是性能和机理方面。

2）光催化氮还原提供了利用太阳能、空气和水(也来自空气本身)直接(一步)制造氨的可能性，例如，开发人造叶片装置以从空气中直接产生能量和氢载体（NH₃），然而这仍然是一项长期挑战。基于纳米碳的电催化剂在修改和调整所有性能方面提供了更大的灵活性，在优化NRR方面具有很大的优势。然而，文献中过多的关注于声称其优越的性能和提出不同的反应机理和活性位点的性质，但是与催化结果的关键相关性不足以提供支持。

参考文献：

Gabriele Centi et al. Nanocarbon for Energy Material Applications: N₂ Reduction Reaction. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202007055

https://doi.org/10.1002/smll.202007055