电子科技大学材料学院本科生在Advanced Materials上发表论文
文章导读
本科生也能登上顶级科研舞台！电子科技大学大二学生牛立言在《先进材料》发表突破性研究，颠覆传统合成氨工艺。面对高能耗、高排放的工业难题，他的团队创新设计出富含氧空位的无序结构催化剂，让硝酸盐高效转化为氨成为可能。这项研究不仅实现了92%的法拉第效率，更开创了多位点协同催化的新范式——将吸附、供氢、氢化三步分离又协同，破解了催化领域的关键瓶颈。从大一起就投身科研的牛立言，用这项惊艳学界的研究证明了：年轻学子同样能在前沿科学中开辟新径。
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近日，材料与能源学院2022级新能源材料与器件专业本科生牛立言在Advanced Materials上发表了题为“Promoting active hydrogen supply and nitrate adsorption by disordering tetrahedral-octahedral structure of CuAl2O4-δ for efficient nitrate reduction”的研究论文（中科院一区，影响因子27.4），电子科技大学材料与能源学院为第一单位，牛立言同学为第一作者。
氨（NH3）是一种重要的原材料，在农业、制药和纺织等众多领域具有广泛应用。此外，由于其高能量密度、便捷的存储与运输特性，NH3还被视作一种颇具前景的无碳能源载体。传统的Haber-Bosch法合成氨属于高能耗工艺，且会伴随大量温室气体排放，因此迫切需要开发更高效、可持续的合成氨路径。与难以断裂的N≡N键不同，硝酸根（NO3–）具有较低的N=O键解离能且广泛存在于农业和工业废水中，因其液态溶解特性而成为更理想的氮源。基于此，电化学硝酸盐还原合成氨技术正受到越来越多关注。
调控局部配位环境能够优化硝酸盐还原制氨（NO3RR）的电子结构与反应路径，从而有效提升催化活性和选择性。本文通过Co掺杂策略，在CuAl2O4-δ（CAO）纳米纤维中构建了一种富氧空位（Vo）的无序四面体-八面体结构，多位点协同串联催化，实现NO3–吸附、活性氢（*H）供应和氢化步骤的空间分离与高效协同作用，从而实现硝酸盐高效还原成氨。在-1.2 V vs. RHE电压的中性介质中实现92.00%的法拉第效率和27.86 mg h-1mg-1cat.的氨产率，并且，催化剂还具有优异的长期耐久性和结构稳定性。该工作突破了传统设计思路中HER的完全抑制思路，对*H的产生和作用进行了深入探索，也对氧空位产生与助力提升催化活性机理进行深入研究，为后续合理设计高性能催化剂提供了新策略。
牛立言同学从大一下学期开始跟随材料与能源学院李廷帅副教授进行科研训练，专注于用于合成氨的高效稳定催化剂设计与制备，以第一作者身份发表SCI论文1篇，参与发表SCI论文3篇；已获得四川省优秀毕业生、国家奖学金、第一届全国大学生材料分析大赛一等奖、第十八届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛二等奖、第十三届全国大学生金相技能大赛三等奖、苏州工业园区奖学金、优秀学生一等奖学金、材料先锋等荣誉。目前，牛立言已被中国科学院物理研究所拟录取为硕博连读研究生。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202517303
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