生化学院教师张德亮在Aggregate期刊发表文章

氮循环对全球环境的可持续发展和人类健康有着重要影响。然而，化肥的过度施用、交通工具排放的废气以及工业活动排放的废水导致水生系统中的NO₃^-浓度增加，从而破坏了氮平衡。因此，打破NO₃^-的氮循环，将NO₃^-转化为氮气、氨气和其他化合物，可以有效减轻氮对环境的毒性。特别是，利用可再生能源将NO₃^-转化为NH₃，既能去除NO₃^-，又能产生有价值的NH₃，在解决环境问题的同时提高经济效益，具有相当重要的现实意义。NO₃^-RR 向NH₃的转化通常包括两个主要步骤：NO₃^-脱氧为亚硝酸盐（NO_x），然后是NO_x质子化为NH₃，其中NO_x质子化通常是潜在的决定性步骤（PDS）。因此，开发能够有效激活 NO₃^-还原并促进氢生成的高效电催化剂对于实际应用至关重要。

由于铜的d轨道能级与NO₃^-的最低未占据分子轨道（LUMO π*）相似，且其氢化反应活性相对较低，因此铜催化剂被认为可有效吸附和活化氮和含氮化合物。然而，驱动NO₃^- RR 需要较高的过电位，而且Cu催化剂在此过程中容易积累N*并产生N₂，导致NH₃产率较低。为了克服这些问题，人们采用了各种策略来提高Cu的内在活性，如结构改性、空位工程、电子结构调整和晶体表面改性等。

此外，在还原NO₃^-的过程中，金催化剂可有效促进氢化反应和NH₃的生成，这表明金表面易于吸附H*，并加速了整个还原过程。因此，有观点认为，将Cu与Au合金不仅能改变合金的电子状态，还能产生协同效应，促进关键中间体N*的转化，从而提高NO₃^- RR的性能。

鉴于此，生化学院教师张德亮在《Aggregate》期刊（中国科学院1区，IF=13.9）发表了题为“Boosting nitrate electroreduction to ammonia on alloying of Cu with Au by accelerated proton relay”的文章。本研究合成了碳支撑的Au₃Cu合金催化剂（Au₃Cu/CC），并将其用于将NO₃^-直接还原为NH₃。Au₃Cu/CC的氨生成率为1790.1 μg h^?1 cm^?2，在-0.5V对RHE的超低电位下，测得氨的法拉第效率（FE）为98.97%。Au₃Cu/CC的高活性归因于接力催化中Au和Cu位点之间的协同作用，其中Cu在将NO₃还原成*NO的过程中表现出选择性活性，而 Au 则在随后将*NO 还原成 NH₃的过程中表现出优异的性能。此外，强 d-d轨道杂化调整了合金的d带中心，有效调节了NO₃^-和*N的吸附能，从而促进了NO₃^-直接还原为NH₃。这种协同电催化方法为设计高效、多功能的NO₃^- RR 催化剂提供了一种新策略。

近年来，学院积极深化科研体系改革，显著增强科研经费支持力度，同时大幅提升了科研成果的表彰与激励机制，着重加强了创新型科研团队的培育与引领，成功获评多个省部级科研平台。这-系列举措促使学院科研工作呈现出蓬勃发展的态势，高质量科研成果如雨后春笋般涌现，高端科研项目申报与获批数量更是展创新高，学院的整体科研实力实现了质的飞跃。此等成就不仅在我们师生中激发了浓厚的科研兴趣与热情，更加坚定了教师们追求科研卓越、勇攀科学高峰的信念与决心，为我们向建成具有鲜明特色和高水平的本科教育院校迈进奠定了坚实的科研基础，进一步提升了我们在同类院校中的科研竞争力和影响力。

撰稿人：张德亮

审稿人：高   星