高度分散的Cu/WO3异质结通过促进氢自由基介导的途径，实现了高效的硝酸盐还原为氨的过程

电化学硝酸盐还原制氨（NRA）因环境与能源价值备受关注，但受限于动力学缓慢和氢析出竞争。本研究通过碳热冲击还原法合成高分散Cu/WO3异质结构，利用WO3促进H*生成以强化氨化连续性，优化材料产氨率达158.66 μmol h?1 cm?2，法拉第效率达98.27%。EPR和DFT证实Cu与WO3协同作用：Cu位优先吸附NO3?，WO3位高效解离水产生H*，抑制HER竞争。

　　

摘要

电化学方法将硝酸盐还原为氨（NRA）在可持续废水处理和氨生产中具有广阔的应用前景。然而，其发展受到反应动力学缓慢以及与氢 evolution 反应（HER）竞争的限制。基于铜的电催化剂因具有高电化学活性和可调的电子结构而被广泛研究，但单金属铜的 H^* 吸附性能较弱。本文通过碳热冲击还原法成功合成了高度分散的 Cu/WO₃ 异质结，该方法能够在短时间内达到超高温度，从而避免活性位点的积聚。WO₃ 在生成氢自由基（H^*）过程中起着重要作用，进一步促进了硝酸盐向氨的连续氢化过程。最优样品表现出显著的 NRA 性能，氨产率为 158.66 μmol h^?1 cm^?2，法拉第效率为 98.27%。电子顺磁共振（EPR）和密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu/WO₃ 异质结在活性位点处产生了协同效应。具体而言，Cu 位点优先吸附 NO₃^?，而 WO₃ 位点有助于水的解离以生成氢自由基（H^*）。Cu 与 WO₃ 之间的这种协同作用提高了 NRA 过程的整体催化活性。本研究为构建异质结电催化剂以进一步提升 NRA 性能提供了新策略。

电化学方法将硝酸盐还原为氨（NRA）在可持续废水处理和氨生产中具有广阔的应用前景。然而，其发展受到反应动力学缓慢以及与氢 evolution 反应（HER）竞争的限制。基于铜的电催化剂因具有高电化学活性和可调的电子结构而被广泛研究，但单金属铜的 H^* 吸附性能较弱。本文通过碳热冲击还原法成功合成了高度分散的 Cu/WO₃ 异质结，该方法能够在短时间内达到超高温度，从而避免活性位点的积聚。WO₃ 在生成氢自由基（H^*）过程中起着重要作用，进一步促进了硝酸盐向氨的连续氢化过程。最优样品表现出显著的 NRA 性能，氨产率为 158.66 μmol h^?1 cm^?2，法拉第效率为 98.27%。电子顺磁共振（EPR）和密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu/WO₃ 异质结在活性位点处产生了协同效应。具体而言，Cu 位点优先吸附 NO₃^?，而 WO₃ 位点有助于水的解离以生成氢自由基（H^*）。Cu 与 WO₃ 之间的这种协同作用提高了 NRA 过程的整体催化活性。本研究为构建异质结电催化剂以进一步提升 NRA 性能提供了新策略。