产氨对于农业生产、工业生产、清洁能源、制冷和冷冻以及能源储备等方面都具有重要的意义。但与此同时，氨的生产过程又面临许多难题，其中原材料问题尤为明显。氨的生产主要依赖于氢气和氮气作为原料，其中氢气的成本占据较大比重。目前，煤炭和天然气是主要的氢气来源，其价格波动较大，直接影响到氨的生产成本。并且传统生产工艺生产效率不理想。这一系列的原因使得氨的市场需求常常很难得到满足。
而最近，中国科学技术大学(以下简称“中科大”)带来的一项新技术或许会改变这种情况。
据悉，中科大曾杰教授和耿志刚教授研究团队针对硝酸盐电还原合成氨反应，设计了一种串联催化剂，通过耦合铜单原子催化剂与四氧化三钴纳米片，调控硝酸盐电还原过程中中间体的吸附能，从而促进硝酸盐电还原合成氨过程。
据悉这种催化剂是通过将Co3O4纳米片均匀负载于Cu单原子催化剂表面(Co3O4/Cu1-N-C)制成。与传统的Cu基催化剂相比，新的催化剂不容易出现在硝酸盐中催化剂失活的现象——传统的Cu基催化剂尽管有利于NO3-的吸附，但是亚硝酸盐(NO2-)过渡积累会限制后续加氢步骤的进行，限制了NH3产率。这也使得新的催化剂可以有效的用于废水处理，从而实现设想中废水处理同时可持续合成氨的理想方案。
而在实验中，这种催化剂也收获了非常不错的成绩。根据研究成果，Co3O4/Cu1-N-C在NO3-电还原反应中的产氨速率可达114.0 mgNH3h-1cm-2，相比于单独的Cu1-N-C和Co3O4纳米片分别提高了2.2倍和3.6倍。
目前该成果已发表在《自然•通讯》上，课题名称为“Efficient tandem electroreduction of nitrate into ammonia through coupling Cu single atoms with adjacent Co3O4”，想要深入了解的读者可以去查阅论文原文。
