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摘要
氨是一种重要的化工原料和新型储能物质，但其传统生产流程能耗巨大，且会排放大量的温室气体CO2。为了使人工产氨绿色化、环保化，电催化氮还原反应(nitrogen reduction reaction, NRR)成为了最具发展前景的人工产氨技术手段之一，但目前氨产率与法拉第效率仍未有较大突破，亟需探索新型催化材料。为了控制催化剂成本，结合已有催化剂电催化性能的表现，过渡金属纳米材料催化剂在当今NRR研发工作中占据越来越高的地位。针对过渡金属纳米材料，从NRR的反应机理(解离式机理、缔合式机理与酶促式机理)出发，结合密度泛函理论(density functional theory, DFT)计算研究成果，综述了过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属磷化物、过渡金属碳化物、过渡金属硼化物、过渡金属硫化物，以及上述化合物的复合材料在NRR领域的研究进展，并对有利于提升氨产率与法拉第效率的研究策略做了总结，包括催化剂的晶面调控、尺寸与形貌调控、空穴调控、原子掺杂与应力调控等。过渡金属纳米材料面向NRR领域的研究正在持续发展，不断提升氨产率与法拉第效率，为未来NRR的工业化产氮提供了有力支撑。
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单位上海交通大学; 金属基复合材料国家重点实验室
