温和条件下的电化学固氮是目前高能耗、高温室气体排放的制氮工业的一种很有前途的替代选择。

近日，湖南大学谭勇文教授报道了通过采用冶金合金设计和化学腐蚀相结合的方法，成功制备一种纳米孔碳化硼（NP-B₁₃C₂）固氮电催化剂。

文章要点

1）采用电弧熔体旋压法制备了Co₃₀B₆₄C₆前驱体薄带，为快速凝固合金提供了一条可行的途径。通过选择化学腐蚀方法，Co₃₀B₆₄C₆中较不稳定的CoB相被溶解以生成纳米孔，而稳定的纳米B₁₃C₂作为骨架保留下来，形成双连续的纳米孔结构。

2）所得NP-B₁₃C₂对氮还原反应(NRR)和氮氧化反应(NOR)表现出多种催化活性。−0.05 V（与可逆氢电极相比），NRR制得的NH₃产率高达91.28 µg h−1 mg_cat.−1，法拉第效率(FE)为35.53%，长期稳定性高达70 h，是活性最高的NRR电催化剂之一。与可逆氢电极相比，−0.05V时，NRR电催化剂的法拉第效率(FE)为35.53%。该催化剂的NO₃⁻产率为165.8 µg h⁻¹ mg_cat.⁻¹，NOR的FE为8.4%。

3）原位拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）计算表明，B-C位之间的强耦合调节了B₁₃C₂相邻B原子的电子结构，使B位能够有效地吸附和活化化学惰性N₂分子，从而降低了决定势能的步骤所需的能量。此外，碳的引入提高了反应物的固有电导率，降低了反应物的结合能，从而改善了固氮性能。

参考文献

本工作不仅为利用选择性相腐蚀法制备纳米孔非金属化合物提供了新的思路，而且为设计高效的双功能固氮电催化剂提供了指导。

参考文献

Jiao Lan, et al, Nanoporous B₁₃C₂ towards Highly Efficient Electrochemical Nitrogen Fixation, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202102814

https://doi.org/10.1002/smll.202102814