第一作者：张昊然
通讯作者：周英棠，赵学，孙旭平
通讯单位：浙江海洋大学，云南师范大学，电子科技大学
论文DOI：10.1002/adma.202312746
氨(NH3)是大多数肥料的基本合成原料之一，在化工合成中占据着重要的地位，也是一种良好的无碳储能载体。目前，氨的大规模供应几乎来源于Haber-Bosch(HB)工艺，但该工艺具有能耗高、废物放量大等缺点。为实现绿色氨合成，电化学硝酸盐还原合成氨(eNitRR)引起了越来越多的关注。
近日，浙江海洋大学周英棠、云南师范大学赵学和电子科技大学孙旭平在Advanced Materials上发表题为“Unveiling Cutting-Edge Developments in Electrocatalytic Nitrate-to-Ammonia Conversion”的综述性文章。该综述旨在通过整合现有研究进展和挑战，对eNitRR领域进行及时和全面的分析。该综述总结了多种元素在eNitRR中的应用，阐明了eNitRR背后的理论机制，分析了影响eNitRR最终结果的影响因素，总结了检测中间体和氨的现有技术手段，并基于大量案例研究讨论了提高NO3˗向NH3电化学还原效率的有效策略。最后，本文讨论了eNitRR领域的挑战和发展前景，以期早日实现大规模绿色可持续硝酸盐电还原催化剂的设计与开发。
1. 全面描述并系统比较了相关的多种eNitRR催化剂
3. 介绍了eNitRR中间体和产品的主要检测方法
图1. 硝酸盐电化学还原为氨的历史演变和最新趋势。
图3. 不同元素在eNitRR中的应用数量及种类。
这篇综述详细介绍了应用于eNitRR的催化剂，并对其机理、影响eNitRR催化结果的影响机制和对中间体和氨的检测做了详细的描述。作为短期内最有前途的绿色合成氨策略，eNitRR合成氨具有巨大的应用潜力。近年来，由于研究人员的共同努力，eNitRR在理论理解、工艺设计和催化剂筛选方面取得了重大进展。尽管取得了这些突破，eNitRR当前进展与其在工业环境中的实际实施之间仍然存在巨大差距。目前，许多eNitRR的主要研究仍然局限于实验室，工业化应用困难。本综述总结了eNitRR领域的最新研究进展，同时强调了需要关注的关键问题，例如，需要进一步对催化剂进行合理设计、建立更加明确的理论机制、考虑催化剂的实用型和AI技术对eNitRR催化剂设计的影响等。
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