与NRR上存在的寄生析氢反应（HER）不同，由于竞争性析氧反应（OER）产生的O2可能有利于N2氧化（NOR）以生成硝酸盐，使得电催化NOR是一种潜在的替代电化学NRR合成氨的方法，以实现更高的人工固氮效率和选择性。铁物种已经展示了其吸附N2分子并触发N2活化的惊人能力，取得了令人印象深刻的NRR性能。此外，以前的工作已经证明了铁基催化剂对NOR的活性，具有良好的NO3− FE和产率。
基于此，香港城市大学支春义教授报道了开发了一种原子分散的Fe催化剂，AD-Fe NS，通过电催化NOR来合成硝酸盐。
文章要点
1）AD-Fe NS催化剂具有良好的NOR催化活性，NO3−产率为6.12 μmol mg−1 h−1（2.45 μmol cm−2 h−1），NO3−FE为35.63%。
2）理论研究表明，活性Fe中心的空3d轨道接受N2分子的孤对电子，而活性Fe中心的占据3d轨道将它们的电子贡献给N2分子的空π*轨道。结果，N2分子有效地结合在活性Fe位点上并被激活，从而触发随后的NOR。此外，研究人员还提出了与NOR相关的途径，指出了寄生OER产生的O2在NO3−合成中的积极作用。
本工作不仅证明了AD-Fe NS对NOR制硝酸盐具有良好的催化活性，而且从人工固氮为含氮化学品的角度，为低效率的氮还原制氨提供了一种很有前途的替代方法。
参考文献
Ying Guo, et al, Electrochemical Nitrate Production via Nitrogen Oxidation with Atomically Dispersed Fe on N‑Doped Carbon Nanosheets, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c08109
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c08109
