发布时间：2026-04-13 阅读次数：10 来源：环境科学与工程系
近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在电催化硝酸盐还原合成氨方面取得新进展，相关研究成果以“Dynamic Cobalt Phase Transition Enables Self-Adaptive Electrocatalytic Nitrate-to-Ammonia Conversion in Neutral Media”为题，发表于Angewandte Chemie International Edition。
电催化硝酸盐还原合成氨，为同步实现废水处理与资源回收提供了可持续的技术路径。然而，在真实废水常见的中性介质中，该过程面临硝酸盐吸附弱与质子供给匮乏的双重瓶颈。施加高过电位虽可提升反应速率，却往往加剧竞争的析氢反应，导致选择性大幅下降。针对上述挑战，研究团队揭示了缺陷工程化 Co3O4-x催化剂在中性介质中的电压触发可逆相变机制。通过Co3+富集相与Co(OH)2活性相之间的动态重构，在时空上成功解耦了硝酸盐吸附与加氢反应两个关键步骤。实验表明，该催化剂在多种实际废水中无需额外添加电解质，即可实现近100%的法拉第效率和大于90%的氨回收率。这一发现为解决中性介质中硝酸盐还原的动力学难题提供了新思路，也确立了动态相变工程作为设计自适应电催化剂的新策略。
该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。
