11月17日下午，兰州交通大学材料科学与工程学院褚克教授应邀在达南206为我们带来一场题为“电化学合成氨催化体系设计研究进展”的学术报告。本次报告由李飞明副教授主持，我院师生积极参与。

首先，褚克教授指出氢能是一种具有广阔前景的新能源，但氢能目前的应用也存在着种种缺点，引出了氨也可以作为一种再生新能源，以及点出了国外、国内对氨储能的重视，尤其是氨储能对我国实现“碳达峰”、“碳中和”具有重要意义。

然后，褚克教授从氨的生产说起，分析了工业上制氨方法的弊端，提出了电化学NRR反应的合成氨方法，但NRR反应也面临了一些难题，如N≡N键能高、活化困难、析氢(HER)竞争反应影响法拉第效率等。基于此，褚克教授与他的团队从MoO_3-x/MXene的性能切入，通过原位拉曼光谱分析、NRR-DFT计算、原位红外光谱分析等一系列研究手段确定了：MoO_3-x/MXene中的氧空位为NRR活性中心，可以降低第一加氢步骤的能垒，但氧空位对中吸附过强；异质结协同作用可进一步优化氧空位的电子结构，打破比例关系，降低氧空位对中间体的吸附强度，从而利于NH₃的脱附，加速加氢反应循环。

  接着，褚克教授介绍了基于Fe工业、生物和电催化N₂固定中必不可少的活性元素之一——PdFe₁的设计理念。通过密度泛函理论(DFT)计算、分子动力学(MD)模拟和原位电化学研究发现Pd^-配位Fe单原子作为活性中心，降低质子化能垒、抑制析氢和优异的热力学稳定性，对NRR具有较高的活性、选择性和稳定性。

此外，大多数报道的NRR催化剂的NH₃产率和法拉第效率远不能满足实际使用要求，褚克教授针对这一现状通过电解液设计——利用盐包水 (WISE) 电解液可有效抑制析氢反应的特性，同时结合富Se空位WSe_2-x催化剂可有效吸附和活化N₂的特点——构建出了超高效NRR催化体系，实现了创纪录的法拉第效率(62.5%)以及较高的NH₃产率。

最后，褚克教授展望了电催化硝酸盐还原制氨、电催化一氧化氮(NO)还原制氨等方法，并与我院师生进行了深入的交流探讨，还表示了与我院师生开展同领域合作研究的想法。

本次精彩的学术报告使我院师生获益良多，期待未来与褚克教授进一步的学术交流与合作。

主讲人简介：

褚克，兰州交通大学材料科学与工程学院教授，毕业于北京科技大学，获得材料学博士学位。主要从事微纳结构金属功能材料的设计、制备、复合及其应用研究，目前重点聚焦于绿氨电化学合成、汽车尾气及工业废水电化学脱硝等。以第一/通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mater, Adv. Funct. Mater,ACS Nano, Appl. Catal. B, Small等知名期刊发表SCI论文110余篇，总被引用8000余次(H-index: 52), 先后有33篇论文入选ESI高被引/热点论文，授权专利25件。入选“全球前2%顶尖科学家”榜单、“全球顶尖前10万科学家"榜单、英国皇家化学会"Top 1%高被引作者”、甘肃省首批陇原青年英才、甘肃省“飞天学者”、中科院“西部青年学者”、陇原青年创新创业人才、甘肃省高校“青年教师成才奖”、詹天佑铁道科学技术奖、省科技进步三等奖等。

（文/图：学院研究生会学术部）