综述：动态脉冲电催化高效定向还原硝酸盐制氨

这篇综述系统阐述了脉冲电催化在硝酸盐还原反应(NO3RR)中的创新应用，通过周期性电位调控可有效抑制析氢副反应(HER)、改善中间体吸附/脱附平衡，为绿色合成氨(NH3)提供了突破传统恒电位催化局限的新范式。

　　

The bigger picture

氨不仅广泛应用于农用化学品、制药等领域，更作为液态能源载体备受关注。相比高污染、高能耗的哈伯-博世(Haber-Bosch)工艺，脉冲电催化技术通过动态调控反应电位和能量输入，为氨合成绿色革新提供了革命性解决方案。该策略最大优势在于通过周期性电位调制灵活调控反应路径，有效抑制竞争性副反应，实现高效定向合成氨。更引人注目的是，脉冲方法还能通过选择性C-N偶联合成尿素、氨基酸等高附加值化学品。未来研究需通过模拟计算和光电化学集成确定最佳参数，以最大限度降低能耗需求。

Summary

硝酸盐电化学还原反应(NO₃RR)为解决环境硝酸盐(NO₃^-)污染和低碳化合成氨(NH₃)提供了可持续路径。传统恒电位电催化虽被广泛研究，但始终受限于析氢反应(HER)、中间体脱附、传质瓶颈等固有缺陷。脉冲电催化作为易操作的方法，通过周期性改变施加电位来调控反应路径，可有效突破恒电位催化的局限。然而目前脉冲催化在NO₃RR中的研究仍呈碎片化，缺乏系统分类。本综述全面梳理了脉冲NO₃RR体系，涵盖基础测试方法学、催化机制、装置构型、原位表征技术和脉冲策略优势，并提出了最大化脉冲策略潜力的催化剂设计关键准则，强调需加强对现有脉冲NO₃RR实施的深入研究。

Graphical abstract

脉冲电催化通过交替施加氧化/还原电位形成动态界面环境：高电位阶段促进硝酸盐吸附和中间体转化，低电位阶段实现NH₃解吸并抑制HER。这种时空分离策略创造了独特的"吸附-转化-脱附"循环，使法拉第效率提升40%以上。催化剂表面形成的瞬态局部高浓度区域，有效解决了传质限制问题。