9 月 8 日消息，哈爾濱工業大學（深圳）研究團隊在硝酸鹽電催化轉化領域取得新成果，該項研究設計了一種廢水中利用及高效轉化硝酸鹽為氨的高效電催化劑，為廢水處理和低碳能源生產提供了新途徑，相關研究成果發表在《自然?通訊》上。

▲NRA 催化劑的設計和合成

電催化硝酸鹽還原制氨（NRA）被認為是低成本可持續的氨能獲取方式，它能夠將廢水中的硝酸鹽轉換為理想的清潔能源氨的技術路線，既減少了環境污染，也為可持續氨生產節約了能源。

獲悉，為提高 NRA 反應的催化性能，研究團隊提出了一種梯度濃度結構設計合成的鈷基催化劑來優化 NRA 過程的策略。

這種梯度結構的釕鈷電催化劑在典型工業廢水（2000 ppm）的低硝酸鹽濃度下表現出超高的 NRA 催化性能 —— 超過 93% 的氨氣生產法拉第效率和 1.0 A / cm2 的工業級氨氣電流密度，同時穩定工作時長可達 720 小時。

研究團隊通過陽離子交換法實現了在鈷基電催化劑的表面到內部釕梯度濃度降低的結構，這種摻雜策略減少了貴金屬釕的摻雜，保證了主體的鈷晶體結構（金屬鈷和 NO3-可以自發反應生成高價鈷和 NO2-），同時使催化劑的表面有足夠的釕來為后續反應提供足夠多的活性氫（促進高價鈷向金屬鈷的還原以及促進 NO2-到 NH3 的質子化過程）。

附論文地址：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50670-w