综述：电催化氨氧化反应：从活性位点调控到工业器件系统

《Science China-Materials》：Electrocatalytic ammonia oxidation reaction: from active site regulation to industrial device systems

　　

摘要

本综述全面总结了电催化氨氧化反应的最新研究进展。该反应是实现氨的可持续利用和氮循环闭合的关键过程，在能量转换、环境治理和资源回收方面具有重大意义。催化剂的开发进展涵盖三大类别：贵金属体系，具有较低的起始电位和高氮选择性；非贵金属体系，尤其是镍基催化剂，通过相工程、多金属掺杂和缺陷调控来平衡性能与成本；以及新兴替代方案，涉及钛、铜、锰和铬等元素。机理研究表明，反应路径、活性位点结构和中间体吸附在调控活性、选择性和稳定性方面发挥着关键作用。在直接氨燃料电池、氨电解槽和固体氧化物燃料电池等设备中的集成应用已展示了高效的氨能转换性能。然而，在产物选择性、长期稳定性和可规模化合成方面仍存在挑战。未来的研究应聚焦于机理的深入理解、精确的电子与结构调控以及面向器件的催化剂设计，以推动从实验室规模创新向实际应用转化的进程。

本综述全面总结了电催化氨氧化反应的最新研究进展。该反应是实现氨的可持续利用和氮循环闭合的关键过程，在能量转换、环境治理和资源回收方面具有重大意义。催化剂的开发进展涵盖三大类别：贵金属体系，具有较低的起始电位和高氮选择性；非贵金属体系，尤其是镍基催化剂，通过相工程、多金属掺杂和缺陷调控来平衡性能与成本；以及新兴替代方案，涉及钛、铜、锰和铬等元素。机理研究表明，反应路径、活性位点结构和中间体吸附在调控活性、选择性和稳定性方面发挥着关键作用。在直接氨燃料电池、氨电解槽和固体氧化物燃料电池等设备中的集成应用已展示了高效的氨能转换性能。然而，在产物选择性、长期稳定性和可规模化合成方面仍存在挑战。未来的研究应聚焦于机理的深入理解、精确的电子与结构调控以及面向器件的催化剂设计，以推动从实验室规模创新向实际应用转化的进程。