南京大学/上海理工大学/同济大学AFM : 液态金属焦耳加热实现金属间化合物分钟级合成与高效催化

主要观点总结

该文章介绍了一种基于液态镓（Ga）介导的快速热扩散辅助加热方法，用于合成铟掺杂的RuGa金属间化合物纳米催化剂（In-RuGa IMCs）。该方法具有快速、低能耗、高活性、高选择性等优点，并在电催化硝酸盐还原反应（NO₃RR）中表现出优异的性能。该研究为高性能有序电催化剂的设计与绿色制造提供了新的思路和方法。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着碳中和目标的提出，电催化硝酸盐还原反应（NO₃RR）成为替代高能耗Haber–Bosch工艺的潜在路径。然而，当前催化剂面临多电子反应路径复杂、选择性低、活性位点不均一等挑战。

关键观点2: 研究成果

研究团队提出了一种基于液态镓介导的快速热扩散策略，成功实现了In-RuGa金属间化合物纳米晶的一分钟快速合成。该方法利用液态金属的低混合焓和高原子迁移率，促进了原子级有序结构的形成。

关键观点3: 催化剂性能

所制备的In-RuGa IMCs催化剂在电催化硝酸盐还原反应中表现出高活性，法拉第效率高达97.3%，氨产率达到6.43 mg h⁻¹ cm⁻²，同时具有宽浓度窗口适应性与长循环稳定性。

关键观点4: 合成方法优势

该合成方法在规模化制备、能耗降低和温室气体减排方面展现出显著的技术经济与环境优势，为高性能有序电催化剂的的设计与绿色制造提供了新范式。

关键观点5: 研究方法

该研究通过一系列实验手段，如X射线光谱分析、电催化性能测试、电子顺磁共振等，揭示了催化剂的高活性来源于d-p杂化结构对Ru电子环境的调控及对竞争性析氢反应的有效抑制。