氮气（N₂）电还原反应（N₂ electroreduction reaction, NRR）为使用清洁能源生产氨气（NH₃）提供了一种可行的替代方案。然而，它仍然受到相当低的NH₃产率和法拉第效率（Fe）的阻碍，主要是由于竞争性析氢反应（HER）和极其稳定的N≡N键。

基于此，皇家墨尔本理工大学马天翼教授和辽宁大学孙颖副教授（共同通讯作者）等人报道了通过高温热解双沸石咪唑骨架（ZIF）并进行磷化，将铋纳米颗粒（Bi NPs）成功嵌入N和P共掺杂碳纳米片（Bi/NPC）中，并用作NRR制NH₃的高效催化剂。

在0.1 M KHCO₃电解液中，Bi/NPC表现出优异的NRR性能，在电压为-0.6 V vs. RHE时NH₃产率为3.12 µg·h^-1 cm^-2，并且电压为-0.4 V vs. RHE时FE为13.58%，同时在环境条件下具有长达36 h的显著稳定性。这种优异的NRR催化活性主要归功于固有的电催化NRR活性与Bi的惰性HER活性、N掺杂剂促进N₂的吸附和活化以及优异的电导率和大的比表面2D层状碳基质的面积。

值得注意的是，P掺杂剂提供的H源促进了吸附N的氢化，从而进一步提高了碱性电解质中的NRR性能。Bi/NPC的超长耐久性归因于高度分散的Bi催化活性中心限制在N和P共掺杂碳纳米片的骨架中，这抑制了Bi中心的团聚。该工作为设计和制备用于NRR的高性能Bi基电催化剂提供了一条新途径。

Bismuth stabilized by ZIF derivatives for electrochemical ammonia production: Proton donation effect of phosphorus dopants. Nano Research, 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-4765-9.

https://doi.org/10.1007/s12274-022-4765-9.