Cu2O形貌调控的电催化氮还原合成氨：实验与理论协同揭示高效(111)晶面活性机制

来自国内的研究团队通过调控Cu2O纳米晶的立方体与八面体形貌，揭示了(111)晶面对电催化氮还原反应(NRR)的增效机制。实验证实八面体Cu2O在-0.5 V vs RHE条件下可实现182.1 μg h?1 mgcat?1的NH3产率和35.8%法拉第效率(FE)，结合DFT+U计算阐明其热力学优势，为绿色合成氨催化剂设计提供新范式。

　　

形貌决定活性！这项研究通过精妙调控氧化亚铜(Cu₂O)的纳米晶体结构，发现八面体形貌的催化剂在电催化氮还原反应(nitrogen reduction reaction, NRR)中表现惊艳。相比传统立方体结构，八面体Cu₂O在-0.5 V（vs可逆氢电极RHE）条件下，氨(NH₃)产量飙升至182.1微克每小时每毫克催化剂(μg h^?1 mg_cat^?1)，法拉第效率(Faradaic efficiency, FE)达到35.8%——这相当于每消耗3个电子就有1个用于产氨！

理论计算揭开了性能飞跃的奥秘：八面体暴露的(111)晶面就像分子"滑梯"，让氮气分子更易被吸附活化。密度泛函理论(density functional theory, DFT)加上哈伯德修正(Hubbard correction, +U)显示，这个晶面能显著降低氮还原过程的能量壁垒。电荷分析更捕捉到反应过程中电子"跳舞"的轨迹，完美解释了活性提升的电子结构基础。

这项研究不仅为绿色合成氨找到新钥匙，更展示了"晶面工程"在催化剂设计中的魔力——不用改配方，换个"造型"就能让催化剂性能脱胎换骨！