大连理工大学刘安敏课题组报道了一种锚定在Ti₃C₂ MXene载体上的金属Bi催化剂，用于电催化氮气还原制氨表现出优异的电化学性能，其最佳的氨产率为28.3 μg h^-1 cm^-2，最高的法拉第效率为27.2%。该成果扩展了MXene材料在电化学合成氨中的应用。

电化学氮还原反应（NRR）作为一种在环境条件下将N₂还原为NH₃的新兴技术，实现CO₂零排放，具有设备简单、反应可控以及绿色环保等优势，为解决工业Haber-Bosch法合成NH₃带来的能源和环境问题提供了新思路。然而，N₂在电解液中的溶解度低、N≡N三键结构稳定难以活化断裂，需要较大的阴极过电势推动NRR过程，但竞争析氢反应（HER）的过电势通常比NRR低、H原子比N₂分子更容易吸附在催化剂表面，使HER竞争反应难以克服，导致现有NRR合成NH₃的产率与法拉第效率很低。因此，开发一种新型的高活性、高选择性的NRR电催化剂成为提高电化学氨合成效率的关键。

近日，大连理工大学刘安敏课题组通过简单的液相还原法在Ti₃C₂ MXene载体上制备了金属Bi纳米颗粒（Bi@MXene）。研究小组发现，得益于Bi原子独特的亲N疏H特性以及MXene出色的电子导电性，Bi@MXene复合材料可以在环境条件下高效地合成氨。电催化NRR活性研究表明，在0.1 M KOH电解液中，所得Bi@MXene复合催化剂在-0.4 V（vs. RHE）下的NH₃产率和法拉第效率分别达到28.3 μg h^-1 cm^-2和27.2%，其性能显著高于大部分报道的Bi基电催化剂。此外，该催化剂在整个电催化NRR过程中也保持了良好的重现性、选择性和稳定性。

该工作不仅对材料设计具有一定的指导意义，也拓宽了Bi基纳米材料在固氮领域应用的思路，并将进一步推动电催化NRR合成NH₃的研究。

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