北京化工大学严乙铭课题组ACS Catalysis: 构建疏水界面微环境调控界面水实现高效电催化硝酸...

主要观点总结

北京化工大学严乙铭、杨志宇教授团队成功合成具有疏水表面的Co 3 O 4 -PTFE/CC电催化剂。通过调控活性位点附近的界面水的可用性，提升催化位点的N 2 浓度，有效抑制了NOR过程中的竞争性OER。该催化剂表现出卓越的硝酸盐合成性能，结合先进的原位表征与理论计算，揭示了催化剂表面微环境调控对催化性能的关键作用机制。研究为开发高性能氮转化电催化剂提供了设计策略。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

硝酸在医学、化学合成、可再生能源储存和农业系统等领域有关键应用，其生产依赖于高耗能、高排放的哈伯及奥斯特瓦尔德法。寻求绿色可持续的硝酸合成方法具有重要意义。

关键观点2: 研究亮点

1. 设计制备的Co 3 O 4 -PTFE/CC催化剂能够高效电催化NOR合成硝酸盐，具有高的硝酸根产率和选择性，以及相对好的稳定性。2. 原位拉曼光谱等证实构建的疏水微环境有效调节了电极表面附近的H 2 O和N 2 浓度，提高了催化位点的N 2 可用性。

关键观点3: 研究方法

通过分子动力学模拟、电化学实验、接触角测试、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和密度泛函理论（DFT）计算等手段，对催化剂的性能进行表征和理论计算。

关键观点4: 实验结果

实验结果证明了疏水界面能有效减少高反应活性的“自由水”数量，抑制析氧反应（OER），提高了氮气转化效率和选择性。

关键观点5: 研究总结与展望

本研究通过调整Co催化剂的催化界面的疏水性，确立了界面微环境工程作为控制三相电催化体系中竞争性反应途径的有效方法。研究为开发高性能电化学催化技术提供了关键思路。