开发超越传统的N₂电催化的经济高效且可控制的技术对于在环境条件下通过电化学N₂还原反应（NRR）大规模生产NH₃至关重要。

有鉴于此，南开大学袁忠勇教授等人，制造了水系可充电Zn-N₂电池，该电池是通过将负载双功能磷酸钴纳米晶体的杂原子掺杂碳纳米片（CoPi/NPCS）作为阴极电催化剂，将商用Zn板作为阳极与KOH电解质偶联而组装而成的，可以可持续地还原N₂转化为NH₃，并在放电过程中发电。

本文要点

1）受益于磷酸钴纳米晶体的理想活性成分以及纳米晶体与碳基体之间的协同效应，CoPi/NPCS催化剂在碱性电解质中显示出增强的NRR和析氧反应（OER）性能。并且磷酸钴被证实是NRR的缔合途径的活性成分。

2）当在带有气体扩散电极的液流电池配置中通过在放电过程中使N₂流动来测量时，这种CoPi/NPCS催化的Zn–N₂电池可实现14.7μgh^–1 mg_cat.^–1的高N₂-NH₃产率和法拉第效率，在0.6 V vs Zn²⁺/Zn时，其法拉第效率为16.35％，在循环放电过程中能够保持稳定。

3）而且，这种Zn-N₂电池仍可实现0.49 mW cm^-2的峰值功率密度和147.6 mWh g_zn^-1的能量输出，令人印象深刻，均高于先前报道的Zn-N₂电池。

总之，该工作不仅为稳定和高活性双功能NRR-OER催化剂的合理设计提供指导，而且为有效的电化学N₂-NH₃和发电技术开发了合理而有前途的技术。

参考文献：

Jin-Tao Ren et al. Aqueous Rechargeable Zn–N₂ Battery Assembled by Bifunctional Cobalt Phosphate Nanocrystals-Loaded Carbon Nanosheets for Simultaneous NH₃ Production and Power Generation. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021.

DOI: 10.1021/acsami.1c00570

https://doi.org/10.1021/acsami.1c00570