第一作者：杨强

通讯作者：崔培昕，王玉军

通讯单位：中国科学院南京土壤研究所

近日，中国科学院南京土壤所王玉军团队在著名学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.上发表了题为“Matched Kinetics Process Over Fe₂O₃-Co/NiO Heterostructure Enables Highly Efficient Nitrate Electroreduction to Ammonia”的封面论文。基于自然界反硝化过程中生物酶的活性位点，构建了仿酶Fe₂O₃-Co/NiO异质界面，通过Ni同晶置换对Co电子环境的调控，实现了硝酸根的高效、特异性电化学还原为氨并回收；通过原位拉曼光谱、原位同步辐射XAFS等先进表征手段，揭示了界面反应中的串联催化机制，阐明了在多电子耦合质子的催化反应中动力学匹配的重要性。

原位拉曼和XAFS实验探究反应机理

原位拉曼光谱表明，与Co₂Fe相比，(Co_0.83Ni_0.16)₂Fe出现更丰富的NO₃^-还原的中间产物峰信息，证明Ni取代Co可极大提高NH₃产率。原位同步辐射实验表明，随着电压增加，Co和Ni的价态均增加。在-0.2 V vs. RHE之后，价态增加趋势越来越大，说明催化剂在低电位下具有极高的催化活性。(Co_0.83Ni_0.16)₂Fe-Co在每一个电位下均大于Co₂Fe-Co的价态，证明Ni的取代可调节Co的电子结构，从而增强对NO₃^-还原的中间产物的吸附能力，加快NO₂--to-NH₃反应的动力学过程。

北京中研环科科技有限公司提供台式吸收谱原位表征系统和拉曼原位表征系统。