通過硝酸鹽還原反應（NO3RR）電化學合成氨作為傳統哈伯-博世工藝的替代方法已得到深入研究。大多數研究都集中在代表廢水中硝酸鹽水平的低濃度范圍，而沒有探索核廢料和化肥廢料中存在的高濃度范圍。使用濃縮電解質（≥1 M）來獲得更高的生產率會受到較差的氫轉移動力學的阻礙。
在此，新加坡國立大學Zhongxin Chen，Kian Ping Loh，香港理工大學Ming Yang證明了Ru/Cu2O催化劑的共催化系統能夠在16 cm2流量電解槽中的1 M硝酸鹽電解液中以10.0 A的電流實現NO3RR，對氨具有100%的法拉第效率。
文章要點
1）通過氘標記和原位傅立葉變換紅外(FTIR)光譜的詳細機理研究使我們能夠探測Ru/Cu2O上的氫轉移速率和中間物質。
2）從頭算分子動力學(AIMD)模擬表明，Ru納米顆粒上吸附的氫氧化物增加了Cu2O表面附近氫鍵水網絡的密度，從而提高了氫轉移速率。
工作強調了助催化劑中工程協同相互作用對于解決電合成動力學瓶頸的重要性。
參考文獻
Qikun Hu, et al, Ammonia Electrosynthesis from Nitrate Using a Ruthenium?Copper Cocatalyst System: A Full Concentration Range Study, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c10516
https://doi.org/10.1021/jacs.3c10516
