硝酸作为全球最重要的含氮化学品之一，长期以来通过高耗能、高排放的哈伯及奥斯特瓦尔德法合成。因此，寻求其他绿色可持续方法合成硝酸意义重大。此前，天津大学张兵教授和于一夫教授团队发展了“空气电氧化合成硝酸”的人工固氮绿色新途径，利用水作氧源，实现了硝酸的常温常压条件电催化合成（Natl. Sci. Rev., 2019, 6, 730-738; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 4474-4478; ACS Catal., 2021, 11, 14032-14037.）。随后，国内外其他研究者也投入该领域研究并发表相关成果。但由于目前硝酸合成效率较低，存在产物检测、机制理解等误差。因此，急需制定一套严格的实验测试流程用以规范数据报告，同时针对该反应合成硝酸的优势，分析其应用前景和发展方向，便于更多研究人员进入并共同推进该新兴领域。基于此，该综述首先介绍了硝酸合成的发展历程，其次总结了可能的反应路径和机理，重点强调并制定了严格的实验测试流程和检测方法，最后针对目前研究进展，简要计算了该策略合成硝酸的经济技术分析，并讨论了存在的挑战及未来的发展方向。

该综述首先总结了硝酸合成的发展历程，从传统被摒弃的B-E法到目前哈伯及奥斯特瓦尔德法的工业过程，到新兴的基于可再生能源合成氨及奥斯特瓦尔德法的合成路径，再到作者所发展的直接电催化氮气氧化合成硝酸的新策略。通过分析，作者讨论了该策略合成硝酸的一系列优势。

作者通过总结及讨论目前工作进展中的反应路径及机理，详细地向读者解释氮气电氧化到硝酸的各个可能路径。由于目前反应机理推断多集中于理论计算，作者也重点介绍并讨论通过原位表征实验验证反应中间体的重要性。

针对目前反应效率较低，产物检测定量容易出现假阳性的现象，作者提出并制定了一套完整严谨的实验测试流程。从前期准备到空白对照再到电催化反应进行乃至最终数据报告，可尽量避免外界污染及检测方法的不当运用引起的定量错误，保证数据报告及据此得出的反应机理的准确性。同时，便于不同工作之间相互对比，作者推荐了一系列标准化数据报告参数。标准的制定对于推动未来该领域的健康发展具有重要意义。

最后，通过对该反应进行初步的技术经济分析，作者对比了该策略与现有工艺合成硝酸的成本差异，并提出了多条可能的发展方向和前景展望。该综述通过以严格测试标准的制定为前提，建立了一套标准的评价体系。通过可再生能源驱动的电催化氮气氧化合成硝酸新策略的优势分析和前景展望，推动国内外研究学者广泛从事该领域研究，共同促进该新兴领域的健康蓬勃发展。

论文信息：

Electrochemical Synthesis of Nitric Acid from Nitrogen Oxidation

Yuting Wang, Tieliang Li, Yifu Yu*, Bin Zhang*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202115409