近日，理學院江明航副教授在Chem期刊（中科院一區(qū)，IF=19.1）發(fā)表題為“Effective N2 activation strategies for electrochemical ammonia synthesis”的綜述論文。Chem是Cell Press旗下的旗艦刊，國際頂尖期刊Cell的首個化學類子刊，致力于推廣化學及其交叉領域的創(chuàng)造性突破，刊發(fā)旨在解決全球性挑戰(zhàn)的應用和基礎研究論文。自2016年創(chuàng)刊以來，期刊每年發(fā)文量約200篇。江明航副教授為該論文的第一作者，西華大學為第一通訊單位。蔣珍菊教授、廖雪梅教授、南京大學金鐘教授和玉林師范學院黎曉副教授為該論文的共同通訊作者。

論文截圖

通過Li/Ca介導N2還原或Plasma輔助電化學合成氨反應原理示意圖

氨（NH3）是用于生產含氮肥料和藥品的重要基礎原料之一。目前，工業(yè)上合成氨主要通過在高溫（400–500 °C）和高壓（150–300 atm）條件下的Haber-Bosh工藝進行合成。Haber-Bosh工藝合成氨存在能耗大和環(huán)境污染嚴重等問題。因此，亟待研發(fā)反應條件溫和，綠色可持續(xù)的合成氨技術。利用可再生電力驅動，以氮氣（N2）為反應原料合成氨（NH3），為實現人工固氮提供了一條有前景的途徑。然而，該過程中氮氣分子的活化這一關鍵步驟仍然面臨挑戰(zhàn)。此外，對于鍵能極高的N2分子，僅憑催化劑的合理設計往往難以實現有效活化，這一瓶頸嚴重制約了電催化合成氨反應的效率。因此，亟待開發(fā)有效的N2活化策略用于顯著提升電化學合成氨效率。

近年來，在開發(fā)有效N2活化策略，比如通過鋰（Li）/鈣（Ca）介導N2還原和等離子體輔助電化學合成氨等方面取得了顯著進展。上述技術涉及將惰性的氮氣轉化為鍵能更低的含氮物種（LixNyHz, CaxNyHz或NOx），隨后，含氮物種進一步轉化以生成氨。本文系統(tǒng)介紹了近年來在以N2為反應原料的電化學合成氨中的氮氣活化策略，主要包括金屬（鋰/鈣）介導策略和等離子體輔助技術的發(fā)展現狀，作用機制和當前面臨的挑戰(zhàn)。本文旨在為開發(fā)有效氮氣活化策略用于電化學合成氨領域提供重要參考和激發(fā)更多N2活化的新靈感，從而顯著推動以N2為反應原料的電化學氨合成技術的發(fā)展和應用。

該項研究得到四川省自然科學基金（23NSFSC6350）和西華大學博士科研啟動金（Z222051）的資金支持。

作者簡介：

江明航，理學博士，副教授，碩士生導師。主要從事用于電催化碳/氮能源轉化的金屬基納米材料的結構設計及反應機制研究。自2022年7月任教于西華大學理學院以來，主持四川省自然科學基金青年基金1項，以第一/通訊作者，西華大學第一單位，在Chemical Society Reviews, Chem, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Nano Energy和Journal of Hazardous Materials期刊上共發(fā)表SCI中科院1區(qū)論文6篇, 累計影響因子122.8。其中，兩篇論文入選了ESI高被引和熱點論文。