摘要：可再生电力驱动的电催化还原氮反应(NRR)是NH3合成的一种可持续的方法，但由于N2的不溶性和惰性的N≡N键，NRR已被证明是一个缓慢的过程。最近，电催化NO3-还原(NO3RR)已被开发用于NH3的合成。由于NO3-的高溶解度和低解离能，与NRR相比，NO3

可再生电力驱动的电催化还原氮反应(NRR)是NH3合成的一种可持续的方法，但由于N2的不溶性和惰性的N≡N键，NRR已被证明是一个缓慢的过程。最近，电催化NO3-还原(NO3RR)已被开发用于NH3的合成。由于NO3-的高溶解度和低解离能，与NRR相比，NO3RR具有更高的NH3产量和能源效率。

同时，具有CuN4配位和缺电子Cuδ+中心的单原子Cu催化剂(Cu-SACs)与N中间体具有很强的结合能力，因此具有较高的转化率和NH3选择性。然而，由于NO3RR过程涉及多质子/电子转移，SACs上的NH3生产速率受到线性尺度关系的限制。

为克服上述难题，北京师范大学侯立安和重庆工商大学蒋光明等利用简单的湿化学方法成功合成了Cu1/WO3 SACs，它介导了一种独特的双驱动NO3RR过程。硕士生沈飞为本文第一作者。

实验结果显示，Cu1/WO3 SACs催化剂在-0.60 VRHE下的NH3产率为1274.4 mgN h-1 gCu-1，NH3选择性和法拉第效率分别为99.2%和93.7%，超过了大多数报道的催化剂。

此外，在连续2880分钟的反应中，NH3的选择性保持在高水平(> 99.0%)，且稳定性测试后材料的形貌和结构未发生明显变化，表明Cu1/WO3具有良好的耐久性。

系统的表征和理论计算表明，在Cu1/WO3 SACs上发生了一个双驱动的NO3RR机制。具体而言，WO3表面上有助于水分子解离和为Cu1位点提供充足的质子；处于缺电子状态的Cu1位点促进了NO3-和N中间体的捕获和激活，从而降低了反应能垒，增加了对NH3生产的动力学。这两个驱动因素相互协同和互补，导致了较高的NH3生产率和选择性。

值得注意的是，研究人员还开发了一种由NO3RR电池和真空驱动膜分离器组成的集成连续流系统，用于从NO3-污染的水中合成NH3。采用含约22.5 mg L-1 NO3-的长江水，系统能耗为17.11 kwh gN-1时的NH3产率为325.9 mgN h-1 gCu-1，收集效率为98.3%。总的来说，该项工作为双驱动催化剂的开发提供了有效的框架，为将废物转化为宝贵资源奠定了坚实的基础。

Breaking linear scaling relation limitations on a dual-driven single-atom copper/tungsten oxide catalyst for ammonia synthesis. Angewandte Chemie International Edition, 2025. DOI: 10.1002/anie.202423154

来源：MS杨站长