综述：关于用于氨合成的铜基硝酸盐还原催化剂性能调控策略的研究进展

《Chemical Engineering Journal》：Research progress on performance regulation strategies for copper-based nitrate reduction catalysts for ammonia synthesis

绿色氨生产中的硝酸电化学还原反应（NO3RR）机制及铜基催化剂优化策略，重点探讨电子结构调控、单/双原子工程、协同催化及表面工程对反应性能的提升作用，同时分析催化剂稳定性及工业化挑战，为高效环保的氨合成提供理论指导。

　　

宋玉如|张坦|车志凯|李金平|刘光

山西科技大学化学与化学工程学院，气体能源高效清洁利用重点实验室，太原，030024，中国

摘要

电化学硝酸盐还原反应（NO₃RR）已被认为是绿色氨生产的一种有前景且环境友好的途径。它为能源密集型的哈伯-博施工艺提供了一种可行的替代方案，能够在减少废水中的硝酸盐污染的同时生成有价值的氨（NH₃）。这一引人注目的组合引发了大量的研究兴趣。在各种电催化剂中，基于铜的材料因其有利的电子结构、成本效益、天然丰度和内在的高活性而脱颖而出，成为NO₃RR的首选候选者。本综述系统地概述了NO₃RR的反应机理，并重点介绍了四种优化基于铜的电催化剂性能的主要策略：电子结构调控、单原子和双原子工程、串联/协同催化以及表面/界面工程。此外，我们还深入讨论了当前存在的科学挑战和技术瓶颈，为设计高性能NO₃RR电催化剂提供了未来研究方向的见解。通过总结基于铜的催化剂的基本性能提升机制，本研究旨在为先进NO₃RR催化剂系统的开发提供重要的理论支持和实用指导。

引言

作为基础化学原料，氨（NH₃）最近作为一种重要的无碳能源载体而受到关注，其应用范围涵盖了农业（肥料）、食品加工、制药和可再生能源系统[1]、[2]、[3]。目前，100多年前开发的哈伯-博施（H

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