氨（NH₃）作為肥料的主要成分，與農(nóng)業(yè)息息相關(guān)。此外，NH₃因其高能量密度、含氫量高而在氫經(jīng)濟(jì)中引起廣泛關(guān)注。因此，迫切需要開發(fā)一種新的NH₃合成技術(shù)來(lái)替代傳統(tǒng)的Haber-Bosch工藝?；诖耍?strong>吉林大學(xué)鄢俊敏教授（通訊作者）等人報(bào)道了通過(guò)將非熱等離子體氧化與電還原相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)高效的兩步合成NH₃。

作者首先將等離子體與Ti起泡器集成在一起，并且在等離子體和Ti起泡器的雙重作用下，在NaOH吸收液中有效產(chǎn)生硝酸鹽/亞硝酸鹽（NO_x^–），產(chǎn)率最高達(dá)到55.29 mmol h^-1。等離子體生成的NO_x^–水溶液直接用作后續(xù)電催化硝酸鹽/亞硝酸鹽還原反應(yīng)（eNO_xRR）的電解質(zhì)，并制備了富含氧空位的Co₃O₄納米顆粒（Co₃O₄ NPs）作為催化劑。

密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，氧空位的引入使其相鄰的Co原子具有更高的活性，從而促進(jìn)了NO_x^–的吸附和加氫，同時(shí)抑制了析氫反應(yīng)（HER）。因此，富含氧空位的Co₃O₄ NPs具有39.60 mg h^-1 cm^-2的顯著NH3產(chǎn)率、法拉第效率（FE）高達(dá)96.08%和大電流密度（376.48 mA cm^-2），優(yōu)于已報(bào)道的N₂或NO_x^–電還原。

該工作不僅證明了以可持續(xù)的方式從空氣中合成工業(yè)NH₃的可行性，而且有助于未來(lái)對(duì)整個(gè)NH₃生成反應(yīng)體系進(jìn)行創(chuàng)新，包括反應(yīng)路線、裝置和催化劑。

Efficient Ammonia Production Beginning from Enhanced Air Activation. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202202105.

https://doi.org/10.1002/aenm.202202105.