材料与能源学院夏川教授在Nature Chemistry发表论文——新型催化材料为可持续能源转化打开新路径

电子科技大学材料与能源学院夏川教授团队在国际顶级期刊《Nature Chemistry》上发表题为“Designing metal-free catalysts for efficient electrochemical ammonia synthesis”的研究论文。该工作报道了一类新型无金属催化材料，在电催化氮还原合成氨反应中展现出优异的活性和选择性，为可持续能源转化与绿色化学合成提供了新思路。

氨是全球产量最大的化工产品之一，传统Haber-Bosch法合成氨需要在高温高压条件下进行，能耗高且碳排放量大。电催化氮还原合成氨（NRR）因其可在常温常压下利用可再生能源驱动，被视为极具潜力的替代路线。该反应面临氮气活化能垒高、竞争性析氢反应严重等挑战，开发高效催化剂成为关键。

夏川教授团队长期致力于能源催化材料与电化学反应工程研究。在这项工作中，团队基于对反应路径的深入理论分析，设计并合成了一系列具有明确活性位点的无金属碳基催化材料。通过精准调控局域电子结构和表面亲疏水性，材料在酸性电解质中实现了高达32.4%的法拉第效率和优异的氨产率，同时显著抑制了析氢副反应。结合原位光谱表征与密度泛函理论计算，团队揭示了活性位点对氮气分子的吸附活化机制，以及界面微环境对反应选择性的调控规律。

《Nature Chemistry》审稿人对此工作给予高度评价，认为“该研究为无金属催化剂的设计提供了新范式，并展示了电催化合成氨在实际应用中的潜力”。论文第一作者为材料与能源学院博士研究生张阳，夏川教授为唯一通讯作者，电子科技大学为唯一通讯单位。

夏川教授表示，该成果是团队在能源催化领域多年积累的阶段性突破。团队将进一步探索催化材料在工业级电流密度下的稳定性与放大制备工艺，推动电催化合成氨技术走向实际应用，助力国家“双碳”目标与可持续能源体系建设。

该项研究得到了国家自然科学基金、四川省科技厅以及电子科技大学启动基金等项目的资助。

（材料与能源学院 供稿）