电催化氮还原反应(NRR)制氨(NH₃)有希望替代Haber-Bosch法，因为它可以在环境条件下以 N₂和H₂O作为原料进行反应。尽管NRR有许多优点，但它的发展和应用仍然受到选择性差和NH₃产率低的阻碍。

近日，清华大学王海辉和华南理工大学丁良鑫等发现含有锡(Sn)杂质的不纯黑磷(BP)显示出高N₂还原选择性，因此该项工作将掺锡黑磷烯(Sn-BP_ene)作为电催化剂以实现高效NRR。

研究人员通过简单的电化学辅助剥离方法制备了一种Sn掺杂黑色磷烯催化剂(Sn-BP_ene)。电化学测试结果显示，该催化剂在-0.3 V_RHE时的NH₃法拉第效率(FE)高达36.51%，并且在-0.4 V_RHE时的NH₃产率高达26.98 µg h^-1 mg_cat^-1，比未掺杂的黑磷烯(BP_ene)高一个数量级。Sn-BP_ene在NRR期间的耐久性测试长达10小时，NH₃的收率随着时间的推移而增加，说明该催化剂具有良好的稳定性和连续生产NH₃的能力。

实验结果和理论计算表明，Sn掺杂后H₂O和N₂的吸附位点分离，H₂O优先吸附在BP_ene的Sn位点上，N₂优先吸附在BP_ene的NRR活性位点上，因此具有较高的选择性。本研究中使用的催化剂设计策略不仅适用于NRR NH₃的合成，也适用于其他具有竞争反应的电化学反应体系。

Sn-Doped Black Phosphorene for Enhancing the Selectivity of Nitrogen Electroreduction to Ammonia. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202111161