纳米多孔钴掺杂磷化铁催化剂：高效电化学硝酸盐还原合成氨新策略

研究人员通过脱合金法制备纳米多孔钴掺杂磷化铁(Co-Fe3P)催化剂，成功解决电催化硝酸盐还原反应(NO3RR)中多电子转移动力学缓慢的难题。该催化剂在-0.4 V vs. RHE条件下实现24.56 mg h?1 cm?2的氨产率和91.45%的法拉第效率，并通过原位红外光谱揭示NH2OH等关键中间体，为硝酸盐污染治理和分布式氨生产提供新方案。

　　

这项突破性研究展示了纳米多孔钴掺杂磷化铁(Co-Fe₃P)材料在电化学领域的卓越性能。通过精妙的脱合金工艺制备的催化剂，其钴原子掺杂有效调控了铁磷化物骨架的d带中心，如同"分子调音师"般优化了反应中间体的吸附强度。

在碱性环境中，这种催化剂展现出惊人的硝酸盐还原(NO₃RR)活性：氨气生成速率达到24.56 mg h^?1 cm^?2，电子利用效率高达91.45%。研究人员采用原位红外光谱这个"分子显微镜"，成功捕捉到羟胺(NH₂OH)、亚硝酸根(NO₂^?)和氨基(NH₂)等关键中间体，揭示了反应遵循缔合机制的秘密。

更有趣的是，当该催化剂应用于锌-硝酸盐电池系统时，竟能输出15.83 mW cm^?2的高功率密度，且循环稳定性优异。这项研究不仅为治理硝酸盐污染提供了"电化学净水器"新思路，更为分布式绿色氨肥生产开辟了可能。