氨（NH₃）作為肥料的主要成分，與農業息息相關。此外，NH₃因其高能量密度、含氫量高而在氫經濟中引起廣泛關注。因此，迫切需要開發一種新的NH₃合成技術來替代傳統的Haber-Bosch工藝。基于此，吉林大學鄢俊敏教授（通訊作者）等人報道了通過將非熱等離子體氧化與電還原相結合，以實現高效的兩步合成NH₃。

作者首先將等離子體與Ti起泡器集成在一起，并且在等離子體和Ti起泡器的雙重作用下，在NaOH吸收液中有效產生硝酸鹽/亞硝酸鹽（NO_x^–），產率最高達到55.29 mmol h^-1。等離子體生成的NO_x^–水溶液直接用作后續電催化硝酸鹽/亞硝酸鹽還原反應（eNO_xRR）的電解質，并制備了富含氧空位的Co₃O₄納米顆粒（Co₃O₄ NPs）作為催化劑。

密度泛函理論（DFT）計算表明，氧空位的引入使其相鄰的Co原子具有更高的活性，從而促進了NO_x^–的吸附和加氫，同時抑制了析氫反應（HER）。因此，富含氧空位的Co₃O₄ NPs具有39.60 mg h^-1 cm^-2的顯著NH3產率、法拉第效率（FE）高達96.08%和大電流密度（376.48 mA cm^-2），優于已報道的N₂或NO_x^–電還原。

該工作不僅證明了以可持續的方式從空氣中合成工業NH₃的可行性，而且有助于未來對整個NH₃生成反應體系進行創新，包括反應路線、裝置和催化劑。

Efficient Ammonia Production Beginning from Enhanced Air Activation. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202202105.

https://doi.org/10.1002/aenm.202202105.