氨(NH3)不僅在農業、紡織、塑料、醫藥等行業發揮着重要作用，而且可作為下一代清潔能源的載體，在現代社會和經濟發展中一直居于舉足輕重的地位。目前合成氨其主要采用Haber-Bosch工藝，占世界年總能源消耗的1-2%。氨及含氮化合物在人類工業、農業和生活中利用後大多以硝酸鹽的形式進入地下水中，造成環境污染，處理含硝酸鹽的污水通常存在後處理成本高、操作條件苛刻、工藝流程繁瑣等問題。探索高效硝酸鹽還原合成氨技術，契合國家“雙碳”和“綠色發展”的重大戰略需求，對國民經濟的可持續發展具有重要意義。依托利记官方网站利记SBOBET官网APP、材料科學與器件研究院、按需零碳供能研究中心，郭春顯教授帶領能源催化課題組深入開展電催化硝酸鹽還原合成氨的研究。

2021年來該團隊在電催化硝酸鹽還原合成氨方向取得連續性重要進展，主要成果包括：銅電催化硝酸鹽制氨機理進行理論研究（ACS Catal. 2021, 11, 14417，中科院一區，IF=13.084）；活性中心豐富的層狀雙氫氧化物用于高選擇性硝酸鹽制氨（Chem. Eng. J.，2022，434，134641，中科院一區，IF= 13.273）；基底對銅電極電催化硝酸鹽還原産氨性能的影響（J. Power Sources, 2021, 511, 230463，中科院一區，IF= 9.127）；基于銅電子結構優化得到的銅鐵納米枝晶狀催化劑用于高效硝酸鹽還原産氨（ChemSusChem, 2021, 14，1825，中科院一區，IF= 8.928）；界面工程铈摻雜銅納米晶高效電化學硝酸鹽合成氨（Electrochim. Acta, 2022, DOI：10.1016/j.electacta.2022.140095，中科院一區，IF= 6.901）；利用銀納米晶高法拉第效率地實現電化學硝酸根選擇性還原合成氨（Electrochem. Commun., 2021, 131, 107121，中科院二區，IF= 4.724）；銅基材料電催化硝酸鹽還原研究進展（Chin. Sci. Bull., 2021, 66，中文核心期刊）；調控過渡金屬基納米材料用于高效電催化性能（Mater. Rep. Energy, 2021, 1, 100006）等。

2021年11月，國際著名期刊ACS Catalysis刊登了課題組“Theoretical Insights into Superior Nitrate Reduction to Ammonia Performance of Copper Catalysts”的工作，該工作針對銅其固有的晶面催化活性和pH值影響尚不清楚的科學問題，利用密度泛函理論計算，在不同 pH 值下，在低指數晶體表面Cu(111)、Cu(100) 和 Cu(110) 上評估硝酸鹽還原為氨的途徑，總結了銅表面的活性差異歸因于局部配位環境和表面原子的電子狀态。胡濤博士為第一作者，郭春顯教授為通訊作者，該成果發表後，被系列媒體包括科研公衆号“頂刊動态”等報道。

Theoretical Insights into Superior Nitrate Reduction to Ammonia Performance of Copper Catalysts

2022年1月，電化學知名期刊Chemical Engineering Journal發表了該團隊的最新研究工作，相關成果題目為“Active sites-rich layered double hydroxide for nitrate-to-ammonia production with high selectivity and stability”，本工作首次證明CoFe LDH是一種新型的NO3-電催化還原催化劑，具有優異的活性和長效耐用性，為制備NO3-電催化還原非貴金屬基催化劑提供設計思路，從而使未來獲得先進廉價NO3-電催化還原催化劑成為可能。郭春顯教授和李長明院士為通訊作者，杜沣博士為第一作者，成果被系列媒體包括“科學材料站”等報道。

Active sites-rich layered double hydroxide for nitrate-to-ammonia production with high selectivity and stability

綜上，課題組聚焦電化學硝酸鹽還原合成氨的研究，近來取得連續性進展，為高效催化劑的設計提供了豐富數據支持和充實的理論依據。在應用推廣方面，課題組申請國家發明專利2項（磷、氧共摻雜的銅基催化劑及其制備方法和應用、一種高硝态氮廢水電化學還原裝置及方法），授權發明專利1項（導電聚合物插層的金屬氧化物混合凝膠的制備方法及其應用），并和蘇州相關企業合作，推廣成果的轉化，推動了含硝酸鹽污水處理以及資源化合成氨領域的發展。

以上工作的開展獲得了國家重點研發計劃（2021YFA0910400）、國家自然科學基金面上項目（NO.21972102）、國家自然科學青年基金項目（NO.22101197）、江蘇省青年基金項目（NO.BK20200991)、蘇州市科技計劃項目(NO.SS202016)等支持。