将N2和H2O结合生成氨的电化学方法（即电化学氮还原反应[E-NRR]）既环保又适合逐步分布的农业经济，因此一直受到人们的广泛关注。尽管人们已经对E-NRR进行了大量研究，这一领域的进一步发展仍面临瓶颈。一方面，人们对E-NRR催化剂进行了广泛的探索和反复的评估，但仍然没有一种用于E-NRR的主流催化剂。另一方面，目前对所合成的氨（微克级）的定性和定量测定几乎是一个不可逾越的障碍，这阻碍了人们对真实活性和污染的区别。
近日，云南大学胡广志研究员，清华大学王海辉教授，武汉大学张海波副教授全面概述了E-NRR的研究现状，为合理开发和设计用于E-NRR催化剂，正确完成E-NRR操作提供指导。
文章要点
1）作者首先简要概述了N2的本征特性、E-NRR反应机理和E-NRR体系的活性度量，并详细总结了人们关于N2电化学还原反应(包括高温下的N2还原反应)的开创性工作，以展示E-NRR的发展过程。
2）作者接下来总结了在环境条件下促进E-NRR的金属基催化剂和非金属基催化剂的研究现状，并提出了一些提高其效率的建议。此外，还总结了E-NRR的实际运行情况，并指出了不同运行流程所面临的挑战。
3）作者最后总结了目前E-NRR发展的瓶颈，并提出了个人见解：i）根据已报道的实验和理论结果对E-NRR催化剂的合理设计提出建议；ii）用于E-NRR操作流程的合适催化剂的表征及标准化建议；iii）对优化E-NRR电化学体系的几点认识；iv）E-NRR的未来前景。
参考文献
Xue Zhao, et al, Comprehensive Understanding of the Thriving Ambient Electrochemical Nitrogen Reduction Reaction, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202007650
https://doi.org/10.1002/adma.202007650
