合成氨工业关系到人类“衣食住行”的方方面面——它奠定了现代化肥、医药、橡胶、树脂、染料等化工产业的基础，因此在国民经济中占有重要的地位。传统的Haber–Bosch法合成氨工业依赖高温高压（350-550 °C, 150-350 atm）进行反应，能耗高、污染大。从环境和经济的角度来说，探索绿色、安全、能耗低的电催化室温固氮新途径既是挑战也是机遇。然而现有的纳米级过渡金属催化剂易团聚且载流子迁移率低，因此催化活性差、法拉第效率低，为电催化室温固氮的实际应用设置了障碍。
近日，东华大学俞建勇院士（点击查看介绍）、丁彬教授（点击查看介绍）、刘一涛教授（点击查看介绍）团队通过界面工程策略构筑了一种新型的碳纳米镀CoS@TiO2纳米纤维异质结。通过配位驱动的外延生长，CoS纳米片与TiO2纳米纤维在界面处发生紧密耦合，有利于两者间载流子的快速传输，从而提升界面反应动力学。与惰性基体如石墨烯不同，TiO2纳米纤维作为一种活性基体既可以有效地防止CoS纳米片的团聚，又可以参与到电催化反应中形成显著的协同效应。通过碳纳米镀进一步提升CoS@TiO2纳米纤维异质结的电导率及结构稳定性，从而构筑出高效的自支撑电催化剂。所制备的碳纳米镀CoS@TiO2纳米纤维异质结具有优异的氨产率（8.09×10-10 mol s-1 cm-2）和法拉第效率（28.6%），并能长期稳定使用，为开发高效的非贵金属室温固氮催化剂提供了新思路。
相关成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。
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Carbon-Nanoplated CoS@TiO2 Nanofibrous Membrane: An Interface-Engineered Heterojunction for High-Efficiency Electrocatalytic Nitrogen Reduction
Yi-Tao Liu, Xingxing Chen, Jianyong Yu, Bin Ding
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201912733
导师介绍
俞建勇
https://www.x-mol.com/university/faculty/75552
丁彬
https://www.x-mol.com/university/faculty/75553
刘一涛
https://www.x-mol.com/university/faculty/75554
（本稿件来自Wiley）
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