俗称阿摩尼亚的氨（化学分子为NH3）被视为现今世代具发展潜力的无碳能源载体，但由于生产氨的过程十分耗能，致使科学家急于寻找解决方案。香港城市大学（城大）领导的研究团队，最近便研发了一款以双金属合金制成的超薄纳米催化剂，以改善把硝酸盐（NO3-）制成氨的电催化反应的效能，从而为未来开发碳中和燃料提供巨大潜力。目前，“电催化硝酸盐还原反应”（nitrate reduction reaction，简称NO3RR）被视为是一种可合成氨的有效方案，而NO3RR主要透过金属基电催化剂以“脱氧”和“氢化”等反应所组成。

　　为了解决以上难题，研究团队尝试在钌制电催化剂引入另一金属——铁，以调节其活性位点的原子配位环境（atomic coordination environment），从而改善钌的电子结构和表面特性，提升整体催化活性来提高氨的产量。同时，研究团队又以“一锅合成法”（one-pot synthesis）将新研发的双金属合金物料，组制成花状结构的超薄纳米片，称之为“钌铁（RuFe）纳米花”，以进一步提升它作为电催化剂的反应效能。 新研发的双金属合金电催化剂，因具有互补轨道，可助达到高效的电子转移和稳健的电子价态，从而令它拥有高度稳定的电子结构，并可抑制氢气释放反应和降低NO3RR的所需能量。而且，钌铁纳米花的电化学活性位点，其表面面积达267.5平方厘米，远多于钌纳米片的105平方厘米，提供了更大的空间进行相关反应。值得一提的是，新研发的钌铁纳米花在制造氨的过程中，于−0.30 V供电下仍展现出高达92.9%的电荷转移效率（又称“法拉第效率”），是单一使用钌纳米片作为电催化剂的6.9倍，充分展现出钌铁纳米花的电催化效能。这次的研究证明钌铁纳米花在下一代电化学能源系统中有莫大应用潜力。这次的工作可激发更多后续研究，探讨如何透过调节用于生产氨的金属基催化剂，特别是其活性位点的原子配位环境，进一步促进可循环再用的氮气生态圈，以实现无碳能源的愿景。

　　资讯来源：香港城市大学官网