氨是一种至关重要的化工原料，可用于制造化肥、炸药、医药、塑料等。更值得一提的是，氨的含氢量较高因此被视为氢能的理想载体，有利于低碳社会的发展。目前，在工业中氨的生产是基于Haber-Bosch反应实现的，但是在此过程中需要高温高压的条件所以能耗较高，另外该反应会释放大量的二氧化碳，造成严重的温室效应。许多年来，通过不懈的努力去开发制备氨的替代途径。电催化氮气还原成氨可在常温常压下进行，其中原料氮气和水来源广泛，并且过程中环保高效，所以被认为是最有潜力的合成氨技术之一。为了能使其广泛的进行工业化应用，则需要稳定、高效且廉价的电催化剂材料。

最近，孙旭平教授课题组以及合作者报道了Ti³⁺自掺杂的TiO_2-x纳米线可以有效地催化氮气还原反应合成氨气，并且具有良好的选择性。在0.1 M Na₂SO₄溶液中，该催化剂在-0.55V （相对于可逆氢电极）下可获得较高的NH₃产率（3.51 x 10^-11 mol s^-1 cm^-2）及法拉第效率（14.62%）。同时，在电催化过程中，该催化剂也展现出良好的稳定性。最后，通过密度泛函理论进一步揭示了Ti³⁺的掺杂不仅降低了反应能垒还提高了反应的活性位点。

这一成果近期发表在Chemical Communications 上，文章的第一作者是河南大学李冰悦、西华师范大学朱晓娟和电子科技大学王建伟。

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Ti³⁺self-doped TiO_2−x nanowires for efficient electrocatalytic N₂ reduction to NH₃

Bingyue Li, Xiaojuan Zhu, Jianwei Wang, Ruimin Xing, Qian Liu, Xifeng Shi, Yonglan Luo, Shanhu Liu, Xiaobin Niu, Xuping Sun

Chem. Commun., 2020, 56, 1074-1077, DOI: 10.1039/c9cc08971c

孙旭平教授简介

孙旭平，电子科技大学基础与前沿研究院教授、博士生导师。2005年获中国科学院长春应用化学研究所博士学位；2006-2009年在康斯坦茨大学、多伦多大学、普渡大学进行博士后研究；2010年以研究员身份入职中科院长春应化所，2015年加入四川大学，2018年入职电子科技大学。他的研究主要集中在功能纳米材料的设计、调控及其催化和传感应用。