硝酸盐电催化还原制氨(NRA)已成为污水处理和氨生产的一种替代策略。尽管钴基电催化剂已经取得了优异的性能，但反应机理以及广泛潜在的活性物种仍然充满争议。
近日，天津大学于一夫教授采用CoP、Co和Co3O4作为模型材料来解决这些问题。
文章要点
1）CoP 在 NRA 之前演变成核壳结构的 CoP@Co。对于CoP@Co和Co催化剂，在低过电势下，在表面动态Coδ+活性物种上进行了三步接力机制，而在高过电势下，在表面Co物种上揭示了从硝酸盐到氨的连续加氢机制。相比之下，Co3O4 物质很稳定，可以在很宽的电位范围内稳定地催化硝酸盐加氢生成氨
2）因此，CoP@Co 和 Co 表现出比 Co3O4 高得多的 NRA 活性，尤其是在低过电势下。此外，尽管反应机理相同，但 CoP@Co 的 NRA 性能高于 Co。一系列表征阐明了性能增强的原因，强调 CoP 核向表面活性物质提供丰富的电子，从而产生更多活性氢，用于还原含氮中间体。
参考文献
Kaiwen Yang, et al, Unveiling the Reaction Mechanism of Nitrate Reduction to Ammonia Over Cobalt-Based Electrocatalysts, J. Am. Chem. Soc., 2024
DOI: 10.1021/jacs.3c13517
https://doi.org/10.1021/jacs.3c13517
