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雙單原子催化劑（DSACs）在電化學(xué)還原NO₃^?（EcNR）領(lǐng)域具有巨大潛力，有可能替代Haber-Bosch合成氨。但是，合成的復(fù)雜性、純度低、可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性等挑戰(zhàn)阻礙了實(shí)際應(yīng)用。

有鑒于此，慶尚大學(xué)Myong Yong Choi等報道一種快速、可擴(kuò)展的方法，利用連續(xù)波CO₂激光照射，在10分鐘內(nèi)將低成本的三維過渡金屬（Ni和Co）穩(wěn)定為Ti₃C₂T_x MXene上的雙重單原子（DSACs）。

本文要點(diǎn)：

（1）

Ni²⁺和Co²⁺離子在L-色氨酸（L-tryptophan）修飾的Ti₃C₂T_x表面通過M─O和M─N鍵螯合并且穩(wěn)定的形成單原子，得到Ni單原子催化劑(SAC)/MXene、Co-SAC/MXene和NiCo-DSAC/MXene。這種方法增強(qiáng)了MXene的性能，因此高效率的合成原子級的電催化劑成為可能。

（2）

過電勢分辨的原位Raman光譜電化學(xué)表征和DFT理論計算的結(jié)果表明，EcNR通過NO₃^?還原為*NO₂、*NO、*NHH和*NH₂中間體，最終通過質(zhì)子化反應(yīng)生成NH₃。該過程的極限電位僅為?0.37 V，其中*NO₂質(zhì)子化是反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。NiCo-DSAC/MXene在1.0 M KOH生成NH₃具有優(yōu)異的EcNR性能，而且能夠持續(xù)多次循環(huán)表現(xiàn)穩(wěn)定。此外，將這個催化劑和Zn-NO₃電池集成，能夠去除NO₃^-的同時，產(chǎn)生能量并且合成NH₃。

參考文獻(xiàn)

Juhyeon Park, Jayaraman Theerthagiri, Nuttapon Yodsin, Wanwisa Limphirat, Piyapa Junmon, Myong Yong Choi, CO₂ Laser-Stabilized Ni-Co Dual Single-Atomic Sites for Energy Generation and Ammonia Harvesting, Adv. Mater. 2025

DOI: 10.1002/adma.202506137

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202506137