唯一通讯！大连理工「国家级青年人才」刘艳彪副院长Nature Water | 纳米限域诱导氢键网络调控以实现硝酸盐高选择性电还原制氨！

背景：电催化硝酸盐还原制氨技术虽在环境修复和能源转化领域具有潜力，但在中性电解质条件下，传统活性氢原子介导路径受析氢副反应竞争，导致氨选择性和法拉第效率不理想，现有改性策略难以从根本上解决活性氢原子生成与传递的能量壁垒问题。研究目的：大连理工大学刘艳彪团队旨在探索一种不依赖活性氢原子的高效反应路径，通过调控界面氢键网络结构，实现硝酸盐高选择性电还原制氨，并验证其在实际废水处理中的可行性。结论：研究提出基于纳米限域效应的策略，利用闪蒸焦耳热技术将铜钴合金纳米颗粒限域在碳纳米管内，构建CuCo-in-CNT复合电催化剂。该催化剂通过重构界面水分子结构，形成水分子贫乏、硝酸根富集的微环境，抑制水解离并促进质子通过Grotthuss机制直接传递，从而将反应路径转变为高效的质子耦合电子转移路径。在中性条件下，该催化剂实现了2.23 mg h⁻¹ cm⁻²的氨产率和93.8%的法拉第效率，并展现出优异稳定性。结合技术经济分析与生命周期评估，验证了其实际应用前景，为电催化反应路径调控和废水处理与碳中和合成的协同发展提供了新设计思路。