化工学报2023年第74卷第6期|,2023,74(6):2264-2280www.hgxb.com.cnCIESCJournalRu基氮还原电催化剂性能调控策略张谭1，2，3，刘光1，李晋平1，2，3，孙予罕2，4（1太原理工大学化学工程与技术学院，气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，山西太原030024；2怀柔实验室山西研究院，山西太原030000；3太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室，山西太原030024；4上海科技大学2060研究院，上海201210）摘要：氨是重要的化学品以及理想的能源载体，人工合成氨主要来源于高能耗的Haber-Bosch（H-B）工艺。相比而言，电催化合成氨以N2和H2O为原料，实现了温和条件下产氨。Ru基催化剂在氮还原（NRR）过程中表现出优异的催化活性，但由于较为稀缺限制了其发展。基于此，首先概述了NRR的反应机制并对现有的Ru基合成氨电催化剂进行了系统的介绍；详细分析了性能提升策略（结构调控、表/界面工程、缺陷工程），如何调控活性组分或电子结构，进而提升催化剂的性能；最后分析了Ru基催化剂所面临的挑战。旨在通过Ru基催化剂性能提升策略，实现贵金属Ru的高效利用，并为其他NRR催化剂的开发设计提供指导。关键词：催化剂；催化；电化学；合成氨；氮还原反应；性能提升策略中图分类号：O643.36文献标志码：A文章编号：0438-1157（2023）06-2264-17PerformanceregulationstrategiesofRu-basednitrogenreductionelectrocatalystsZHANGTan1,2,3,LIUGuang1,LIJinping1,2,3,SUNYuhan2,4(1ShanxiKeyLaboratoryofGasEnergyEfficientandCleanUtilization,CollegeofChemicalEngineeringandTechnology,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,Shanxi,China;2ShanxiResearchInstituteofHuairouLaboratory,Taiyuan030000,Shanxi,China;3StateKeyLaboratoryofCleanandEfficientCoalUtilization,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,Shanxi,China;42060ResearchInstitute,ShanghaiTechUniversity,Shanghai201210,China)Abstract:Ammoniaisanimportantchemicalandidealenergyvector.ArtificialammoniasynthesisthroughtheHaber−Bosch(H-B)processisenergy-intensive.Incontrast,ammoniaisgeneratedfromN2andH2Oundermildconditionsthroughtheelectrocatalyticammoniasynthesis.Ru-basedcatalystperformssuperioractivitiesduringthenitrogenreductionreaction(NRR),whichhasattractedextensiveattention.However,itsdevelopmentislimitedowingtoi...
