工业上合成NH3主要依赖于Haber–Bosch工艺，耗能大且排放大量二氧化碳。 电化学还原N2是一种环保且可持续的合成NH3技术，但实施该技术需要高效的N2还原电催化剂。在这项工作中，提出了Ru2P纳米颗粒-还原氧化石墨烯杂化物，将其作为有效的电催化剂在大气环境下进行人工固氮（N2-NH3），表现出优异的选择性。 在0.1 M HCl电解液中进行电化学测试，结果表明：在0.05 V（相对于可逆氢电极）下，该杂化物的NH3产率高至32.8 μg h-1 m g-1，法拉第效率达13.04％。此外，它还表现出良好的电化学和结构稳定性。理论计算进一步表明Ru2P–rGO仅在低的活化能垒下就可实现有效催化N2还原合成NH3。

Figure 1. （a）Ru2P–rGO的XRD图，（b）TEM图，插图为Ru2P的粒径分布，（c）HRTEM图，（d）SAED图，（e）STEM和EDX元素分布。


Figure 2. XPS分析。（a）Ru2P–rGO的XPS总谱，高分辨（b）C 1s和Ru 3d，（c）Ru 3p和（d）P 2p区域。


Figure 3.在N2饱和的 0.1 M HCl溶液中的电化学测试。（a）Ru2P–rGO/CP在不同电压下的计时电流曲线，（b）在不同电压电解测试2 h后电解液的UV-vis吸收光谱，（c）NH3产率及对应电压下的法拉第效率，（d）不同电极的NH3产率比较，（e）循环测试6次，（f）长期电解测试（24 h）。


Figure 4. （a-b）Ru2P–rGO吸附N2前后的最优几何和Bader电荷结构，理论计算Ru2P–rGO催化NRR时的能量情况：（c）远端机制和（d）交替机制。
       该研究工作由电子科技大学孙旭平课题组于2019年发表在J. Mater. Chem. A期刊上。原文：An ultrasmall Ru2P nanoparticles–reduced graphene oxide hybrid: an efficient electrocatalyst for NH3 synthesis under ambient conditions（DOI: 10.1039/c9ta10346e）。