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硝酸鹽污染物對于水體污染和全球的氮循環造成嚴重危害，目前人們發現堿性電催化還原NO₃^-反應是一種能夠消除NO₃^-污染同時是符合可持續發展需求的制備NH₃路線。但是電催化還原硝酸鹽反應在高pH環境工作的過程中面臨質子不足的問題，限制了NO₃^-電催化還原反應中NH₃的催化活性。

有鑒于此，中國環境科學研究院席北斗、中南大學劉敏、傅俊偉等提出通過鹵原子介導方式提供H⁺的策略，增強電催化NO₃RR反應的性能。

本文要點：

（1）

這種方法使得電催化NO3RR體系能夠在pH 14的電解液和2 A cm^-2電流密度達到接近100 %的NH₃法拉第效率，因此電催化反應將NO₃^-轉化為NH₃的效率超過99 %。此外，作者能夠以接近100 %的效率將NO₃^-轉化為高純NH₄Cl。

（2）

理論計算和原位實驗結果說明Cl配位作用能夠移動Pd原子的d能帶中心位置，從而構成局部H⁺高濃度環境，引起懸垂O-H化學鍵的水分解以及快速*H脫附，因此促進*NO中間體物種加氫，改善NO₃^-轉化為NH₃。

參考文獻

Liao, W., Wang, J., Ni, G. et al. Sustainable conversion of alkaline nitrate to ammonia at activities greater than 2?A?cm^?2. Nat Commun 15, 1264 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-45534-2

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45534-2