论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.2c04440

第一作者：候静

通讯作者：康鹏

通讯单位：天津大学

直接电催化氨氧化反应（eAOR）由于其节能、环保、可持续等优点被认为是一种用于实现氮循环的可行策略。然而，由于过度氧化和析氧副反应(OER)的存在，实现高选择性地脱氮仍然具有挑战性。因此，作者设计出一种Ni(OH)₂/SnO₂复合催化剂，其表现出优异的氨氧化脱氮活性。在1.55 V vs RHE电位下，Ni(OH)₂/SnO₂催化NH₃氧化为N₂的效率可达84.2%，相应分电流密度为2.7 mA cm^-2。亲氧的Sn促进了Ni位点上NH₃的吸附，同时抑制了析氧副反应（OER），而NiOOH作为活性组分，加速了中间产物（*NH₂或*NH）二聚形成N₂的过程。Ni、Sn之间的协同作用是提高氨氧化活性的关键。

氨可被广泛用作氮肥，但其又是一种常见的污染物，广泛存在于工业废水和大陆水域中。废水中残留的氨氮容易引起严重的环境问题，如水体富营养化、水体恶臭等问题。自然界中，硝化细菌可通过硝化作用降解废水中的氨，但微生物降解条件严苛，且动力学缓慢。而直接电化学氨氧化反应操作简单、无含氯试剂添加、环境友好，是一种很有前途的方法。直接电化学氨氧化除用于废水处理外，也对于直接氨燃料电池和氨电化学传感器等具有重要意义。然而，电化学氨氧化是一个涉及多种反应物和反应的多步骤过程，因此实现高效含氮废水脱氮仍然是一项挑战。

近年来，Ni基催化剂因其具有较低的起峰电位，被认为有望代替Pt等贵金属催化剂。然而，OER副反应的存在大大降低了eAOR效率。因此，低OER性能的镍基催化剂是实现高效eAOR的必要条件。Sn基材料由于其亲氧性，具有较高的OER过电位，可抑制碱性电解质中的析氧副反应。镍锡复合材料适合于eAOR。

1. Ni-Sn双金属催化剂可在低电位高选择性地将NH₃氧化为对环境无污染的N₂

2. Ni和Sn之间的协同作用是提高eAOR活性的关键，Ni为催化活性中心，Sn抑制OER活性。

3. Sn在促进eAOR方面发挥了至关重要的作用。Sn与Ni竞争吸附OH_ad，有助于更多未被占据的Ni位点吸附NH₃。

图1. (a) Ni(OH)₂/SnO₂催化剂合成示意图。(b) Ni(OH)₂/SnO₂、Ni(OH)₂和Ni(OH)₂的XRD谱图。(c) Ni(OH)₂/SnO₂的Ni 2p和(d) Sn 3d XPS谱图。

图2. (a) SnO₂，(b) Ni(OH)₂和(c) Ni(OH)₂/SnO₂的SEM图。(c)中插图为Ni(OH)₂/SnO₂的放大视图。(d) Ni(OH)₂/SnO₂的TEM和(e) HRTEM图。(f) Ni(OH)₂/SnO₂HAADF-STEM图像和（g-i）EDX元素映射图。

图3.Ni(OH)₂、SnO₂和Ni(OH)₂/SnO₂催化剂的电催化活性。(a) LSV曲线。(b)