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一氧化氮（NO）作为一种具有多种神经/生理功能的分子，在人体的日常生理活动中发挥着不可替代的作用。然而，它也是主要的大气污染物之一。人类的生产活动将NO快速释放到大气中，严重破坏生态氮循环的平衡，对环境产生负面影响并危及公众健康。因此，将有毒NO转化为无害或有用的含氮物种吸引了科学界的广泛关注。
选择性催化还原（SCR，需要持续供应强还原剂如氨或氢）是最成熟的NO减排方法，但由于运营成本高和潜在的二次污染，该方法可持续性低。由可再生电力驱动的NO还原是一种可持续的NO去除途径，而且可同时获得多种产品。其中，氨（NH3）是现代商业、工业中的重要化学品。NO的裂解能量低于N2，这是一个有利于更有效地实现NH3电合成的条件。此外，NO作为电化学反硝化过程的关键中间体，会影响反应选择性和转化率。因此，NO电还原为NH3有极大的发展前景，因其不仅能可持续地将NO还原为NH3，而且可以帮助人们理解反硝化电化学的基础原理。目前仍缺乏用于电化学 NO 还原反应 (eNORR) 的先进催化材料，该过程的最终商业化/工业化因此仍受到阻碍。一些金属催化剂已被研究用于 eNORR合成NH3，但非金属材料的研究仍是挑战。碳化硼作为最硬的材料之一，凭借高导电性、（电）化学稳定性和良好的耐腐蚀性被广泛用作电极材料。将其用于eNORR可能在确定合适和有效的催化剂方面提供参考。
电子科技大学孙旭平教授、澳大利亚斯威本科技大学孙成华教授和山东师范大学唐波教授合作，研发了负载有无定形硼化碳的二氧化钛纳米阵列（缩写为a-B2.6C@TiO2/Ti)作为eNORR合成NH3的纳米催化剂。
图一 通过表征证明了无定形硼化碳成功溅射沉积在二氧化钛纳米带阵列上作为一种自支撑的三维电极，该氧化钛阵列负载在钛板上。 图二 对不同电极做eNORR活性测试，a-B2.6C@TiO2/Ti电极上显示出3678.6 μg h-1 cm-2的产率和87.6%的法拉第效率，优于TiO2/Ti (563.5 μg h-1 cm-2, 42.6%) 和a-B2.6C/Ti (2499.2 μg h-1 cm-2, 85.6%）。接着进行了NO/Ar交替电解试验和连续 NH3电合成。 图三 以a-B2.6C@TiO2/Ti为阴极催化剂的组装Zn-NO电池进行了放电测试，得到功率密度（1.7 mW cm-2）、不同电流密度下的 NH3 产率（最大为1125 μg h-1 cm-2）以及电池的运行稳定性曲线。 图四 建立异质结模型等对催化机理做深入理解，理论计算表明，在 a-B2.6C 层上的B-C键合有效地将电子注入到 NO π2p* 中，从而活化了 NO分子并以较小的能量输入加速NO还原反应。 这项工作不仅实现了基于NO的NH3 电合成，阐述了反应机理，更重要的是，提供了一种基于无定形纳米阵列的催化剂设计，有助于实现高活性和稳定的电化学 NO转化到NH3。 论文信息 Amorphous Boron Carbide on Titanium Dioxide Nanobelt Arrays for High-Efficiency Electrocatalytic NO Reduction to NH3 Jie Liang, Pengyu Liu, Qinye Li, Dr. Tingshuai Li, Luchao Yue, Yongsong Luo, Dr. Qian Liu, Prof. Na Li, Prof. Bo Tang, Dr. Abdulmohsen Ali Alshehri, Dr. Imran Shakir, Dr. Philips O. Agboola, Prof. Chenghua Sun, Prof. Xuping Sun Angewandte Chemie International Edition
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