De elektrochemische stikstofreductiereactie (e-NRR) onder omgevingsomstandigheden is een opkomende strategie die wordt gebruikt om de waterstof- en energie-intensieve processen aan te pakken die gepaard gaan met industriële ammoniak (NH ₃ ) synthese via het traditionele Haber-Bosch-proces. Echter, e-NRR-prestaties worden momenteel belemmerd door de inherente inertie van N ₂ moleculen, extreem trage kinetiek, en overweldigende concurrentie van de waterstofevolutiereactie (HER), dit alles resulteert in een onbevredigende opbrengst en ammoniakselectiviteit.

Om een ​​hoge selectiviteit en krachtige NRR onder omgevingsomstandigheden te bereiken, het rationele ontwerp van efficiënte elektrokatalysatoren is dringend vereist. Defect- en interface-engineering zijn in staat om nieuwe fysische en chemische eigenschappen te bereiken, evenals superieure synergetische effecten voor verschillende elektrokatalysatoren.

Onlangs, de Wang Danhong-onderzoeksgroep van Nankai University beoordeelde de nieuwste vooruitgang van e-NRR-katalysatoren onder omgevingsomstandigheden vanuit het perspectief van defect- en interface-engineering. De auteurs gaven eerst een algemene inleiding op het NRR-mechanisme. Vervolgens, de auteurs hebben een uitgebreide en gedetailleerde beoordeling gegeven over defect- en interface-engineering voor e-NRR-elektrokatalysatoren, met de nadruk op de opheldering van actieve sites en intrinsieke mechanismen.

Ze bespraken hoe het defect (vacatures, heteroatoom doping, enkel atoom, kristal facetten, amorfisatie) engineering en het oppervlak (metaal-metaaloxide-interface, metaal-koolstof materiële interface, intermetallische verbindingen vanuit het oogpunt van gelegeerde structuren, gas-elektrolyt-katalysator-interface) regelgeving verandert het aantal actieve sites of de elektronische structuur, en vervolgens de activiteit van NRR-elektrokatalysatoren te bevorderen.

In het laatste deel, de auteurs vatten de huidige onderzoeksstatus en uitdagingen op dit opkomende gebied samen vanuit verschillende aspecten en bespraken de mogelijke strategieën om meer geavanceerde NRR-elektrokatalysatoren te ontwikkelen. Verwacht wordt dat deze review onderzoekers zal stimuleren en helpen om efficiëntere katalysatoren voor de elektrochemische NRR te creëren.