合成氨历来是最重要的工业过程之一，其产品氨既是一种用途广泛的工业产品，又是一种理想的清洁能源载体。传统的合成氨采用Haber-Bosch法通过高温高压等极端的苛刻条件促使高纯氢气和氮气反应生成氨气。该工艺耗能高，且排放大量温室气体。因此，开发绿色可持续的替代方案尤为重要。电化学催化氮气还原可在温和条件下实现高效率、低能耗、零排放合成氨，近年来受到广泛关注。电化学氨合成（NRR）作为一种替代工业Haber-Bosch工艺合成氨的方法具有很大的研究前景。然而，由于 N2 的高能量及其与 HER 的竞争反应，NRR 的效率主要取决于合理设计高效和活性的电催化剂。
图1 电催化合成氨装置示意图.
图2 LiNb3O8（LNO）电催化剂的结构表征
基于此，我们采用简单的固相合成方法设计合成了LiNb3O8（LNO）电催化剂，证明在铌氧化物中引入Li+可以有效提高铌氧化物的NRR活性。所得 LNO 电催化剂的氨产率为 7.85 μg h-1 mg-1cat。与环境条件下的 RHE 相比，-0.4 V 时的法拉第效率为 82.83%，远高于商业氧化铌（1.67 μg h-1 mg-1cat.，13.51%）。详细的表征表明，所获得的 LNO 电催化剂具有更大的电化学活性比表面积和更多的活性位点，以促进 NRR 的活性。而且，Li元素的引入大大提高了材料的疏水性，更有利于NRR反应的发生。这项工作突出了具有 Li+ 掺入和疏水界面的 LNO 电催化剂在环境条件下高效合成氨的巨大潜力。相关研究工作以Boosting Electrochemical Nitrogen Reduction to Ammonia with High Efficiency using LiNb3O8 Electrocatalyst in Neutral Media为题发表在Dalton Transactions（https://doi.org/10.1039/D1DT03284D），第一作者2019级硕士研究生王琪，通讯作者刘光副教授。
图3 LiNb3O8（LNO）电催化剂的电催化合成氨性能.
