抑制阴离子间的排斥作用以增强锂介导的氮还原反应

《ACS Energy Letters》：Suppressing Anion Repulsion for Enhancing Li-Mediated Nitrogen Reduction

1. 锂介导氮还原反应（Li-NRR）中通过阳离子离子聚合物添加剂构建新型电化学双层膜（EDL），有效缓解阴离子排斥，抑制溶剂积累，使法拉第效率和氨产率分别提升至92%和58 nmol·s?1·cm?2，显著优于传统EDL。

　　

电化学锂介导的氮还原（Li-NRR）为氨的合成提供了一种可持续的替代方案，可替代传统的哈伯-博施工艺。反应效率和稳定性在很大程度上取决于固体电解质界面（SEI），该界面负责调控反应物的传输并抑制副反应。虽然在高阴离子浓度环境下形成的阴离子型SEI对反应有利，但传统的双电层（EDL）会在阴极处排斥阴离子，从而阻碍SEI的形成。为此，本研究引入了阳离子离子聚合物添加剂，这些添加剂能够在界面形成带正电的离子层，有效减少阴离子之间的排斥作用并降低界面溶剂的积聚。一种含有咪唑基（C₃H₄N₂）官能团的阳离子离子聚合物能够调控双电层的形成，使法拉第效率达到92 ± 3%，氨的产率为58 ± 4 nmol s^–1 cm^–2，远超传统双电层的性能（63 ± 7%，28 ± 9 nmol s^–1 cm^–2）。通过计算和原位光谱分析证实，阴离子之间的排斥作用显著减弱。该阳离子离子聚合物在多种锂盐体系中的适用性进一步证明了其在Li-NRR中的应用效果。