电化学亚硝酸盐还原反应（NO2RR）作为一种有前景的氨（NH3）生产替代方法，兼具能源效率和环境可持续性。
活性氢（*H）的合理调控对于NO2–到NH3的转化至关重要，但在NO2RR的背景下，这仍然是一个重大挑战。
2025年4月8日，重庆交通大学蒋静、艾伦弘在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表了题为《Palladium Married with MBene Multilayers: Enabling Intensified Hydrogen Spillover for Efficient Nitrite-to-Ammonia Electroreduction》的研究论文，Jiayi Zhang、Qiyao Zeng、Xinzhi Wang为论文共同第一作者，蒋静、艾伦弘为论文共同通讯作者。
蒋静，教授，重庆英才-创新领军人才，重庆市学术技术带头人，重庆交通大学首届青年创新领军人才。入选全球前2%顶尖科学家，全球前10万科学家等榜单。
主要从事新能源材料与能源转换技术方面的研究，在J. Am. Chem. Soc.、Appl. Catal. B: Environ.、J. Mater. Chem. A、ACS Appl. Mater. Interfaces、ACS Sustainable Chem. Eng.、Chem. Eur. J.等国际知名学术期刊发表SCI检索论文110余篇，承担7项省部级项目。
艾伦弘，教授，硕士生导师，入选全球前2%顶尖科学家榜单，主要从事清洁能源材料、生态环境材料、绿色催化材料和污染控制技术等方面的教学科研工作，在Appl. Catal. B: Environ.、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A、J. Hazard. Mater.、ACS Sustainable Chem. Eng.等国际国内学术期刊发表SCI收录50余篇，主持4项省部级以上科研项目。
在本文中，作者引入钼硼化物（MBene）多层膜作为电子支撑与钯（Pd）纳米粒子结合，形成双催化位点，有效地平衡了*H和*NO2–的吸附，从而实现了NO2RR的协同催化。
密度泛函理论（DFT）计算和实验分析揭示了*H在Pd位点上高效生成，随后发生溢出到吸附了*NO2–的MBene表面，促进了加氢和NH3合成。
因此，Pd/MBene催化剂表现出优异的性能，实现了高达89%的NH3法拉第效率（FE）、16.9 mg h-1 mgcat-1的NH3产率，并在-0.3 V下显示出显著的循环稳定性。
受到出色的NO2RR性能的启发，Pd/MBene催化剂进一步被用作阴极催化剂来构建锌-亚硝酸盐和甲醛亚硝酸盐电池。
该系统展示了同时产生NH3和发电的双重功能，突出了Pd/MBene作为多功能且高效的可持续能源转换催化剂的潜力。
图2：MoAlB、MBene和Pd/MBene的SEM和TEM表征
图3：亚硝酸盐还原反应（NO2RR）中的电催化性能
图6：Pd/MBene催化剂在Zn-NO2−电池和甲醛-NO2−电池中的应用
综上，作者设计并制备了钯（Pd）负载的钼硼化物（MBene）多层催化剂，用于高效的亚硝酸盐（NO2–）电还原合成氨（NH3）。通过实验和DFT计算，揭示了Pd和MBene之间的协同作用，实现了活性氢（*H）的有效生成和迁移，从而加速了NH3的合成。
不仅为亚硝酸盐还原合成氨提供了高效的电催化剂，还通过氢溢流机制为设计新型电催化剂提供了新的思路。此外，Pd/MBene催化剂在电池中的应用展示了其在可持续能源转换和存储中的巨大潜力。
该催化剂不仅可以用于工业废水处理中的亚硝酸根去除，还能在可再生能源驱动的NH3合成中发挥重要作用，为实现碳中和目标提供了一种可行的技术路径。
Palladium Married with MBene Multilayers: Enabling Intensified Hydrogen Spillover for Efficient Nitrite-to-Ammonia Electroreduction，Adv. Funct. Mater. (2025), https://doi.org/10.1002/adfm.202504632.
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