氨在食品生产和工业发展中发挥着重要作用，全球市场规模约为 1.75 亿公吨，市场价值达 670 亿美元。同样，它是一种高能量密度载体，使其成为新兴氢经济的关键参与者。

然而，当前氨生产的缺点是，合成严重依赖于哈伯-博施工艺，该工艺耗能大且会导致较高的二氧化碳排放。

然而，由日本东北大学先进材料研究中心(WPI-AIMR)的李浩领导的研究小组专注于硝酸盐(NO3-)向氨(NH3)的电化学转化，揭示了一种可能彻底改变工业实践的过程，同时为开发高效和可持续的催化过程提供新的见解。

研究结果的详细信息于 2024 年 8 月 9 日发表在《先进科学》杂志上。

与需要破坏氮(N2)中强的N=N三键的氮还原反应(NRR)不同，硝酸盐还原(NO3RR)提供了更有效的途径，”李指出。

“硝酸盐的解离能低得多，在水中的溶解度更高，因此更容易用作氨生产的氮源。这不仅提高了工艺效率，还解决了水系统中硝酸盐积累的环境挑战。”

李和他的团队合成了一种球形氧化铜(CuO)催化剂，其特点是小颗粒堆积，富含氧空位。这种催化剂显著提高了氨的产率，在中性电解质中，电压为 -0.80 V(相对于可逆氢电极)，氨的产率达到 15.53 mg h-1mgcat-1，法拉第效率为 90.69%。

研究团队还透露，CuO电极的高催化活性源于电化学还原过程中发生的结构和相变化。