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光電催化還原硝酸鹽制備氨（PEC NO₃RR）目前成為具有前景的促進自然界氮循環的途徑，PEC NO₃RR能夠降低合成氨所需的電勢，將豐富的太陽能能源與可持續固氮實現結合。但是，光電化學PEC NO₃RR過程受到緩慢的載流子動力學、較低的催化反應選擇性、氨產率非常低的問題。目前，能夠在較低過電勢進行PEC NO₃RR電催化反應的光電極非常少見。

有鑒于此，內蒙古大學王蕾教授、高瑞廷博士、武利民教授等報道CuSn合金助催化劑修飾Sb₂S₃，實現了高效率的選擇性PEC合成氨。

本文要點

（1）

CuSn/TiO₂/Sb₂S₃光電極在光電催化PEC NO₃RR反應過程中具有超低的啟動電勢（0.62 V），當過電勢為0.4 V，合成氨的法拉第效率達到97.82 %。在0 V_RHE進行PEC NO₃RR，合成氨的產量達到16.96 μmol h^-1 cm^-2。

（2）

動力學實驗和理論計算研究結果說明CuSn/TiO₂/Sb₂S₃具有優異的電荷分離效率和電荷傳輸性能，有助于光生電子參與PEC NO₃RR。而且，NO₂*吸附的強度比較合適，因此改善催化反應效率，提高NH₄⁺產量。這項研究結果有助于設計硫化物光電極用于合成氨。

參考文獻

Shijie Ren, Rui-Ting Gao, Jidong Yu, Yang Yang, Xianhu Liu, Limin Wu, Lei Wang, Enhanced Charge-carrier Dynamics and Efficient Photoelectrochemical Nitrate-to-ammonia Conversion on Antimony Sulfide-based Photocathodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202409693

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202409693