北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋团队与合作者揭示硝酸根电还原中阳离子效应介导的催化反应机制

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电催化作为可持续能源转化与减碳减排的核心技术，其硝酸盐还原反应（NO₃RR）为污染水体治理与绿色氨合成提供了创新路径。该反应通过多步质子-电子转移将硝酸盐转化为氨，但涉及短寿命含氮中间体（如*NO₂、*NO₂H），导致界面反应动力学复杂且缺乏分子级机理认知。近期研究通过原位光谱与理论计算揭示了关键机制：例如，北京大学团队发现Li⁺通过调控局部电场与*NO₂形成界面配位，稳定了反应中间体；中科院团队设计的仿酶催化剂通过双活性位点接力催化，解决了多步反应的动力学失配问题；吉林大学团队开发的NiCoFeOOH催化剂则通过强关联电子体系触发原子级结构共振，实现了安培级电流密度下的高效稳定运行。这些突破不仅阐明了质子传递、中间体稳定及电子耦合机制，还为高效电催化剂设计提供了新策略，推动了NO₃RR技术向工业化应用迈进。