安徽大学吴明在教授课题组在硝酸根还原研究方向取得新进展

安徽大学材料科学与工程学院吴明在教授课题组在硝酸根还原研究方向取得重大突破。该团队开发出一种新型电催化剂，成功提高了硝酸根还原反应（NO3RR）中氨的产率和选择性。相关研究成果以“Boosting Nitrate to Ammonia via the Optimization of Key Intermediate Processes by Low-Coordinated Cu–Cu Sites”为题，发表在材料学科顶级期刊《Advanced Functional Materials》上。

吴明在教授团队的创新之处在于，他们通过脉冲激光瞬时烧蚀和快速冷却工艺，合成了具有低配位铜原子的电催化剂（Cu-LC）。这种新型催化剂能够显著优化硝酸根还原过程中的关键中间步骤。原位拉曼测试结果显示，相比传统泡沫铜，Cu-LC催化剂表面的*NO2基团积累效应明显降低。

理论计算进一步揭示了Cu-LC催化剂的工作机制。在铜基电催化剂中引入合理的低配位Cu位点，可以调整电子密度，提高金属d-band中心。这不仅增强了对反应过程中关键中间产物（*NO2、 NO）的吸附，还降低了 NO2步骤（*NO3H→*NO2→ NO2H）的活化能，有效抑制了亚硝酸盐的积聚。同时，这种催化剂还能增强生成和储存 H的能力，从而协同改善NO3RR的反应动力学。

得益于优化的电子态，脉冲激光制备的Cu-LC催化剂在氨产率、选择性和法拉第效率方面均表现出优于传统Cu催化剂的性能。这一突破为低配位金属活性位点的制备提供了一种前景广阔的策略。

吴明在教授课题组的研究成果具有重要的应用价值。硝酸盐电化学还原（NO3RR）不仅能去除水中的污染物（NO3-），还能产生高附加值的氨（NH3），在可持续发展领域极具前景。通过提高氨的产率和选择性，这项研究有望为水处理和氨生产提供更高效、更环保的技术方案。

吴明在教授课题组的这项研究不仅展示了创新的催化剂设计思路，还为理解硝酸根还原反应的机理提供了新的视角。它为未来开发更高效的电催化剂、优化电化学反应过程开辟了新的方向。这一成果再次证明，通过精准调控催化剂的电子结构，可以有效改善电化学反应的性能，为解决环境和能源问题提供有力的科技支撑。