综述：《NO3RR中非贵金属单原子催化剂的研究进展与未来展望》

《Energy & Fuels》：A Review of Non-Precious Transition Metal Single-Atom Catalysts in NO3RR: Recent Advances and Future Perspectives

氨合成中硝酸盐还原反应电催化机理及单原子催化剂研究进展，系统综述了非贵金属过渡金属单原子催化剂的制备方法、结构特性与催化性能关系，探讨了其在温和条件下高效合成氨的潜力，并总结了该领域的发展挑战与未来方向。

　　

氨（NH₃）是现代农业和工业的重要原料，对维持现代社会的可持续发展至关重要。传统的哈伯-博施工艺（Haber–Bosch process）作为一种商业上成熟的氨合成方法取得了巨大成功，但仍存在反应条件苛刻、能耗高以及二氧化碳排放量大的缺点。近年来，利用可再生能源驱动的电催化硝酸盐还原反应（NO₃RR）逐渐成为多学科研究的热点，该方法能够在温和的条件下高效合成氨。单原子催化剂由于能够实现原子的最大利用率、独特的配位环境以及电子结构，在提高NO₃RR的产率和催化效率方面展现出巨大潜力。本文重点介绍了非贵金属单原子催化剂在NO₃RR反应中的实验进展和最新理论。首先，我们阐述了氨合成的硝酸盐还原机制，并讨论了非贵金属单原子催化剂的制备方法及其相关的原位表征技术；其次，我们回顾了非贵金属单原子催化剂在硝酸盐还原反应中的研究进展，并探讨了催化剂配位环境与其催化性能之间的关系，以指导高效催化剂的合理设计；最后，本文总结了该领域的研究结论，并指出了这一具有前景的研究方向所面临的挑战与未来发展方向。