华中科技大学杨旋教授、北京大学徐冰君教授与哥伦比亚大学陈经广教授合作在ChemSusChem期刊发文对过渡金属氮化物在电化学氮气还原反应领域的研究进展进行了综述。文章从理论计算和实验机理两方面总结了过渡金属氮化物在电化学氮气还原反应中的优势，提出了目前电化学氮气还原反应面临的机遇和挑战。

电化学氮气还原反应是一种有望代替传统工业哈伯法合成氨的重要手段，能够在常温常压下实现高效、高选择性合成氨，并且降低反应过程的能耗。然而，在电化学氮气还原反应中，开发同时具备高活性、高选择性和高稳定性的电化学催化剂仍具有很高的挑战性。过渡金属氮化物（TMNs）由于氮原子整合到过渡金属晶格中，导致晶格常数增加，过渡金属的d轨道发生变化，态密度更靠近费米能级，与铂族金属的电子结构相似，被证实是一类具有高活性和高选择性的电化学氮气还原反应催化剂。此外，过渡金属氮化物中的N可以作为反应媒介和H结合生成NH₃，形成的N空位又可以被活化的N₂填充，基于Mars-van Krevelen机制，实现了高效电化学氮气还原反应。

华中科技大学杨旋教授、北京大学徐冰君教授与哥伦比亚大学陈经广教授总结阐述了前期理论计算研究成果，从催化活性、过渡金属氮化物和表面氮空位的稳定性、催化剂表面抗毒化能力以及分解势能四个方面展开讨论，总结了目前最适合用于电化学氮气还原反应的过渡金属氮化物，包括RS(100)晶面的ZrN、NbN、CrN和VN，ZB(110)晶面的CrN、ZrN、RuN和WN，以及RS(111)晶面的NbN。此外，文章进一步从实验研究上总结阐述了VN等其他过渡金属氮化物在电化学氮气还原反应中的应用，并指出¹⁴N/¹⁵N同位素示踪、电解质类型、酸捕获装置等的采用对产物氨生成量和氮来源的确定至关重要。基于前期相关研究经验总结，文章对过渡金属氮化物在电化学氮气还原反应中的前景和挑战做出了展望：1）合理设计和发展高活性、高选择性以及高稳定性的催化剂，2）利用原位表征技术揭示电化学氮气还原反应机理。本文有助于读者了解过渡金属氮化物在电化学氮气还原反应中的研究进展，为构筑稳定高效催化剂提供一种新思路。