通訊作者：鄭耿峰

通訊單位：復旦大學

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成果一覽

與工業生產的Haber-Bosch法不同，電化學氮還原反應（N2RR）是一種可持續的方法，可以通過電力驅動從空氣和水中產生氨（NH3）。由于N2分子的極端惰性，在水溶液中溶解度低，以及缺乏有效的電催化劑，抑制競爭反應HER的發生，因此電催化N2還原反應（N2RR）效率仍然極低。因此，需要合理設計合成具有高選擇性的電催化劑促進氮還原。

復旦大學的鄭耿峰教授團隊發表了非金屬氟摻雜碳催化劑高效催化N2RR的最新研究成果。氟摻雜可調節碳的電子分布，降低N2轉化的反應能壘，并在酸性水溶液條件下N2分子更易于吸附在帶正電的碳位點，同時抑制H+的吸附，實現高效電催化N2RR。

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圖文導讀

圖1 氟摻雜碳催化劑原子結構示意圖

圖2 氟摻雜碳催化劑N2RR催化機理

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圖3 氟摻雜碳催化劑（FC）形貌結構表征

圖4 氟摻雜碳催化劑（FC）電催化性能表征

本文開發了一種在環境條件下酸性水溶液中用于N2RR的無金屬氟摻雜碳電催化劑（FC）。與未摻雜的碳催化劑相比，氟摻雜的碳催化劑表現出顯著增強的N2RR性能，在-0.55V時具有峰值氨生成速率（6.9 μgh-1cm-2）和高的法拉第效率（12.1％）。FC催化劑N2RR性能的提升歸因于碳框架中氟摻雜引起的電子分布變化，調節碳材料的電子結構使N2分子更易于吸附于帶正點的碳位點上，促進反應的有效進行。

文獻信息

Electron Distribution Tuning of Fluorine-Doped Carbon for Ammonia Electrosynthesis

(Journal of Materials Chemistry A，2019，DOI: 10.1039/C9TA04141A)

原文鏈接

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta04141a#!divAbstract