电化学氮还原反应（eNRR）是Haber-Bosch工艺的一种有前途的替代合成氨技术。然而，众所周知，二氮分子还原成氨的动力学极其缓慢，对于该技术的实际应用，eNRR催化剂的催化活性和选择性仍然非常低。

近日，庆熙大学Sung Jong Yoo，Hyun S. Park引入用于eNRR催化剂的牺牲掺杂剂，以提高电催化氮还原的活性和耐久性。

文章要点

1）具体而言，铱掺杂的介孔硫化铜六棱柱纳米颗粒在0.6 V_RHE下实现了18.2±0.8 μg/h cm²的氨产量，并且在中性水系电解质中提供了2.4±0.1%的法拉第效率。

2）研究发现，掺杂剂改变eNRR活性位点的电子状态，以获得合适的*N₂H和*H吸附能。与未掺杂的硫化铜相比，掺杂过程还导致催化剂颗粒的活性表面积增加以及耐久性增加3倍，从而进一步增强了eNRR活性。

3）最后，将所开发的eNRR催化剂应用于实际的氨生产装置，在1.8 V_cell下的产率为1.1 μg_NH3/h·cm²。

本研究结果提出了一种提高催化剂耐久性的设计因素，即在开发用于电化学氨生产的高效eNRR催化剂中引入牺牲掺杂剂。

参考文献

Hee Soo Kim, et al, Sacrificial Dopant to Enhance the Activity and Durability of Electrochemical N₂ Reduction Catalysis, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.2c00089

https://doi.org/10.1021/acscatal.2c00089