不对称RuCu双原子催化剂

硝酸盐高效制氨

通过脉冲放电将Ru和Cu双原子锚定在氮掺杂石墨烯气凝胶的纳米孔缺陷上，形成不对称RuN2-CuN3活性位点，实现硝酸盐还原制氨的高选择性和产率。

刘开源 · 孙志毅 · Peng, Xingjie · Liu, Xudong · 张晓 · 陈郑博 · 周强 · 张芳 · Gao, Xin · 陈文星 · 陈鹏万

Nature Communications 2025

具体参数

法拉第效率

{'zh': '95.7', 'en': '95.7'} %

氨产率

{'zh': '3.1', 'en': '3.1'} mg h⁻¹ cm⁻²

技术优势

产率和选择性双高

不对称RuN2-CuN3位点协同优化中间体吸附，降低关键步骤能垒，同时实现高法拉第效率和氨产率。

合成超快且通用

脉冲放电在微秒内分解金属盐前驱体，将多种双原子组合锚定在载体上，为难以合成的双原子催化剂提供通用制备策略。

活性位点动态演化明确

原位研究揭示NO3RR过程中不对称RuN2-CuN3活性位点的动态演化，有助于理解反应机理并指导催化剂设计。

应用场景

• 硝酸盐还原制氨：将废水中的硝酸盐污染物转化为高附加值氨，同时实现污染治理和资源回收。
• 电催化合成：为电催化合成氨提供高效催化剂，替代高能耗的Haber-Bosch工艺，实现温和条件下的绿色合成。
• 双原子催化剂：通过不对称双原子位点协同催化，突破单原子催化剂的性能限制，用于高选择性电化学反应。
• 合成氨：在常温常压下实现氨的可持续生产，减少对化石燃料和高温高压条件的依赖。