Small Science:非贵金属氧化物电催化和光催化氮还原合成氨的最新进展

现代社会中氨是一种重要的工业原料,广泛应用于化工业、塑料制造,炸药以及染料等行业。Haber-Bosch方法在全球合成氨中起着主导作用,但其过程在高温高压条件下进行,且伴随着高能耗和CO2排放的问题。由于电催化和光催化过程减少了能量输入,简化了反应步骤,并减轻了环境压力,电催化和光催化氮还原反应(NRR)有望成为环境条件下的低成本且环境无害的替代方法。

近日,电子科技大学基础与前沿研究院孙旭平教授在Small Science上综述了近几年非贵金属氧化物在电催化和光催化氮还原领域的研究进展(论文信息附后)。

非贵金属氧化物易于合成,化学稳定性且成本低廉,并且非贵金属氧化物中的过渡金属表现出顺磁活性和可变的氧化态。由于这些优点,非贵金属氧化物作为NRR催化剂已被广泛研究。文章系统阐述了非贵金属氧化物电催化和光催化氮还原性能的研究进展,并重点介绍了提高NRR活性的策略,包括氧空位,杂原子掺杂工程和碳杂化等。最后,作者基于非贵金属氧化物在NRR中所面临的挑战及未来的研究方向,展望了非贵金属氧化物在NRR领域内的发展前景。

金属氧化物催化活性中心调控策略

通讯作者简介

孙旭平:2006年毕业于中国科学院长春应用化学研究所,获博士学位。2006-2009年期间先后在康斯坦茨大学、多伦多大学和普渡大学从事博士后研究工作,2010年1月加入长春应化所,2015年11月全职到四川大学工作,2018年4月加入电子科技大学。获中科院院长优秀奖(2004)、中科院优秀博士学位论文(2007)、全国百篇优秀博士学位论文(2008)、中科院优秀导师奖(2015);入选英国皇家化学会高被引作者(2017 & 2018)、化学领域中国高被引学者(2018)及化学和材料领域全球高被引科学家(2018 & 2019)。入选英国皇家化学会会士(2020)。发表论文500余篇,总引用次数44400余篇,H指数111。他的研究主要集中于功能纳米材料结构的合理设计,并将其应用于电化学中的能量转换与储存、传感与环境。

论文信息:

Recent Advances in Nonprecious Metal Oxide Electrocatalysts and Photocatalysts for N2 Reduction Reaction under Ambient Condition

Tong Xu, Jie Liang, Shaoxiong Li, Zhaoquan Xu, Luchao Yue, Tingshuai Li, Yonglan Luo, Qian Liu,* Xifeng Shi, Abdullah M. Asiri, Chun Yang, and Xuping Sun*

Small Science

DOI: 10.1002/smsc.202000069