利用电化学法将硝酸盐污染物还原为氨已成为合成氨的一种有吸引力的替代方法。目前，人们已经开发了大量可提高硝酸盐还原为氨（NRA）效率的策略，但关于结构无序程度对NRA效率的影响尚不清楚。

近日，天津大学于一夫教授，张兵教授采用一种简单的熔盐合成法在碳纸衬底上成功地制备了非晶态RuO₂纳米片，记为a-RuO₂。作为对比，还合成了另外两种结晶度较低和结晶度较高的化合物，分别命名为lc-RuO₂和hc-RuO₂。

文章要点

1）令人印象深刻的是，aRuO₂对NRA表现出优异的法拉第效率（97.46%）和选择性（96.42%），远远超过lc-RuO₂（法拉第效率：55.27%，选择性：77.76%）和hc-RuO₂（法拉第效率：7.03%，选择性：19.22%）。

2）研究人员采用¹⁵N同位素标记实验证实了NRA生成的氨。此外，原位拉曼光谱测试结果表明，制备的催化剂在NRA过程中具有良好的稳定性。进一步，利用原位衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和在线微分电化学质谱（DEM）对中间产物进行检测，推断出反应路径。

3）根据实验和理论计算，可以得出结论：a-RuO₂中原子的无序排列使其具有丰富的氧空位。这可以促进关键的NH3*中间体的形成，并调节氢亲和力，从而获得高选择性和法拉第效率。

这项工作验证了NRA中跟结晶度相关的活性关系，为构建高效的载体负载型NRA催化剂提供了一种简便的策略。

参考文献

Yuting Wang, et al, Structurally disordered RuO₂ nanosheets with rich oxygen vacancies for enhanced nitrate electroreduction to ammonia, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202202604

https://doi.org/10.1002/anie.202202604