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鐵磁自旋電催化劑的磁場(chǎng)效應(yīng)MFE（Magnetic field effects）具有能夠在外磁場(chǎng)下增強(qiáng)催化活性的能力，因此受到人們的廣泛關(guān)注。但是目前仍然沒有鐵磁自選催化劑用于電催化還原硝酸鹽（NO₃RR），電催化NO₃RR是從NO₃^-（抗磁性）變?yōu)镹O（順磁性）的先進(jìn)的合成氨路線。

有鑒于此，北京交通大學(xué)王熙教授等報(bào)道鐵磁性Fe-TiO₂研究MFE對(duì)NO₃RR的催化反應(yīng)性能影響。

本文要點(diǎn)：

（1）

在磁場(chǎng)中進(jìn)行電催化，F(xiàn)e-TiO₂在-0.5 V vs RHE進(jìn)行NO₃RR，實(shí)現(xiàn)了97 %的法拉第效率和24.69 mg mg_cat^-1的合成氨產(chǎn)量。與沒有外磁場(chǎng)的情況比較，在磁場(chǎng)中的電催化反應(yīng)法拉第效率增強(qiáng)~21.8 %，NH₃的產(chǎn)量提高~3.1倍。

（2）

原位表征和理論計(jì)算的結(jié)果表明，自旋極化能夠優(yōu)化Fe和NO之間的電子轉(zhuǎn)移，因此增強(qiáng)NO加氫生成NOH關(guān)鍵步驟，顯著增強(qiáng)NO₃RR的催化活性。

參考文獻(xiàn)

Wang, J., Zhao, K., Yao, Y. et al. Ferromagnetic Fe-TiO₂ spin catalysts for enhanced ammonia electrosynthesis. Nat Commun 16, 1129 (2025). 

DOI: 10.1038/s41467-025-56566-7

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56566-7