氨是一种重要的化工品，同时氨被认为是一种可行的能源载体。通过电催化反应方式合成氨能够有助于缓解脱碳以及造成全球碳排放巨大的Haber-Bosch过程的依赖。在各种可行的电化学制氨技术中，Li介导过程是最具前景的一种技术。但是人们对于Li起到的作用、含Li的钝化层、固体电解液界面（SEI）起到的作用仍不清楚。

有鉴于此，加州大学洛杉矶分校李煜章（Yuzhang Li）、加州理工学院Karthish Manthiram等报道通过冷冻电子显微镜表征技术研究Li的反应性以及固体电解液界面，发现质子供体（比如乙醇）能够控制Li在固氮反应的反应性。当体系中不含乙醇时，固体电解质界面将钝化Li金属并因此无法表现固氮活性。乙醇能够阻止钝化层的形成，因此能够在Li的表面保持连续的反应性。

本文要点

（1）

通过多尺度方法研究Li介导电催化合成氨的问题，对电催化反应的体相关键物种进行定量表征、SEM、XPS、cryo-EM表征技术，从纳米分辨率研究电催化合成氨技术的相关详细情况。

（2）

观测发现Li的氮化反应过程于界面钝化密切相关，当电催化体系不含乙醇等质子供体，电催化固氮反应过程形成钝化层，这种钝化层结构导致Li无法和N₂反应。通过乙醇等质子供体，能够阻碍形成固体电解液钝化层。研究结果显示，Li介导电催化合成氨反应该过程持续的消耗界面钝化Li，因此需要通过一种比较罕见的“腐蚀性”界面反应。

（3）

通过乙醇阻止形成钝化层结构，金属Li能够和N₂、质子供体、其他电解液成分之间进行反应，这种固体电解质界面的反应活性对于提高Li介导电催化合成氨的电催化器件的性能至关重要。

参考文献

Katherine Steinberg, Xintong Yuan, Channing K. Klein, Nikifar Lazouski, Matthew Mecklenburg, Karthish Manthiram & Yuzhang Li, Imaging of nitrogen fixation at lithium solid electrolyte interphases via cryo-electron microscopy, Nat Energy (2022)

DOI: 10.1038/s41560-022-01177-5

https://www.nature.com/articles/s41560-022-01177-5