近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员章福祥团队设计合成了一种垂直排列且暴露（110）晶面的氧化铁纳米阵列催化剂，用于电催化硝酸根还原至氨，在安培级电流密度下展现出高的氨法拉第效率。相关成果发表在《能源环境科学》上。

氨具有储氢密度高、放氢容易等优点，是一种优良的储氢载体。电催化选择性还原硝酸根至氨是一种理想的绿色氢能液态储存技术，其可为太阳能催化转化至绿色氢能的制备储存一体化技术发展奠定基础。然而，尽管大量研究通过增加暴露的活性位点或纳米颗粒之间的电荷传输来提高电还原硝酸根至氨的性能，但具有90%以上合成氨法拉第效率的电流密度大多数在1A/cm²左右。

本工作中，研究团队设计合成了一种垂直排列且暴露（110）晶面的氧化铁纳米片阵列结构催化剂（Fe₂O₃-NS）。与Fe₂O₃纳米颗粒相比，Fe₂O₃-NS催化剂表现出2.5A/ cm²电流密度下合成氨法拉第效率仍可达到95%左右。原位红外、XAS等表征和理论计算等结果表明，Fe₂O₃-NS阵列电催化剂通过垂直阵列结构可有效促进电荷转移，而高暴露比的（110）晶面能提供更多的催化活性位点，提高了其本征活性，解释了高电流密度下高选择性合成氨的原因。

相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D4EE03987D