【JACS】上海交通大学黄富强&台州学院王家成：顺序电子-质子转移实现选择性电合成氨

本研究由上海交通大学黄富强和台州学院王家成团队开展，针对硝酸盐电还原制氨（NO₃RR）过程中析氢副反应竞争导致氨选择性低的问题。研究背景是质子耦合电子转移（PCET）是核心电催化过程，但传统路径中电子与质子协同转移易导致表面*H过度积累而二聚生成H₂。研究目的为通过构筑新型层状Bi₂O₂NCN催化剂，引入具有π共轭结构的氰胺基团（NCN²⁻），调控电子转移与质子转移顺序，实现高选择性电合成氨。结论表明，NCN²⁻能诱导[Bi₂O₂]层极化，增强表面静电势，使NO₃⁻的电子转移量提升至2.41 e，显著促进活化并形成高价态中间体；同时，柔性NCN²⁻作为质子受体/供体，从K⁺·H₂O层提取质子并定向传递至NOₓ中间体，避免*H二聚。该顺序ETPT策略使氨法拉第效率达到约95.3%，并在500 mA cm⁻²电流密度下稳定运行超过500小时，为抑制析氢副反应、提升氨选择性提供了有效路径。