近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所环境与能源纳米材料中心在生物质衍生氮掺杂多孔碳电催化固氮研究方面取得新进展，该工作展示了生物质衍生氮掺杂多孔碳中吡啶氮在电催化固氮中的重要作用，并对其固氮机理进行了深入探究。相关研究发表在ACS Energy Letters (ACS Energy Lett. 2019, 4, 377-383)上。
氨(NH3)是人造肥料的氮源，是维持人类生命最基本的合成化学物质之一，其与人类和社会的发展密切相关。众所周知，大气中的N2（占~78%）取之不尽、用之不竭，但N≡N键的化学惰性使N2很难转化为NH3。在工业上，通常利用铁基催化剂在高温高压条件下来合成NH3，这一过程占人类每年消耗的全部能源的1.4%左右，同时产生大量的CO2温室气体。因此，为了寻求较温和条件下人工合成NH3新技术，科研人员进行了大量的研究，然而，N2转化为NH3仍是一个难以实现的科学和技术问题。迄今为止，贵金属、非贵金属和不含金属成分的碳基材料已经被广泛发展和研究，作为电催化剂展示出巨大的电催化固氮潜势。相比较，不含金属成分的碳基固氮电催化剂制备过程简单，成本低，可从丰富的生物质资源中获取，已经成为理想的高效固氮电催化剂材料。然而，生物质转化的电催化剂材料通常包含天然掺杂的氮元素，这些掺杂的氮元素含量、类型在电催化固氮（氮还原，NRR）过程中的影响及其固氮机制都亟需澄清和解决。
