目前锂介导固氮的机理主要有三种（图1），分别由Tsuneto、Schwalbe、Andersen提出。他们对锂介导过程中的两个主要步骤，即（1）Li和N₂反应生成Li₃N；（2）Li₃N质子化生成NH₃，是电催化过程还是化学过程有不同的见解。Tsuneto认为步骤（1）与步骤（2）均是单纯的化学过程，不涉及电化学过程。Schwalbe则认为（1）与（2）均是电化学过程。而Anderson认为（1）是化学过程而（2）是电化学过程。本文对这三种不同的机理及其相关实验进展分别进行了论述。

图1. 锂介导电化学氮还原反应三种可能的机理

从Tsuneto在电催化体系下测试不同的金属电极材料开始，后续关于锂介导过程中阴极催化材料的开发便成为该领域的研究重点。无论使用贵金属电极还是非贵金属电极（图2），均需关注如何保持电极的稳定，以及如何使反应体系达到更高的合成氨电流密度。本文还总结了非金属催化剂在锂介导固氮中的应用及最新进展。

图2. 具有高电流密度的多孔铜电极示意图

锂介导电催化合成氨的电解质溶液主要包括如四氢呋喃等主体电解液、Li₃N质子化过程中提供质子的载体以及锂盐（图3）。实验证明三者都会对反应体系的性能产生影响。由于不同的电解质溶液在离子半径以及与金属锂产生的SEI层两方面会有差异，从而影响到双电层结构以及Li+的传输性能。本文总结了最近锂介导固氮过程中使用的电解质溶液及其对反应体系的影响。

图3. 电解质溶液中质子传输示意图

本文内容来自北京化工大学孙振宇教授团队发表在Industrial Chemistry & Materials的文章：Lithium-mediated electrochemical dinitrogen reduction reaction，https://doi.org/10.1039/D3IM00006K

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/im/d3im00006k

孙振宇，北京化工大学教授、博士生导师。2006年获中国科学院化学研究所理学博士学位，先后在爱尔兰圣三一学院、德国鲁尔波鸿大学、英国牛津大学做博士后研究，曾获德国洪堡奖学金。主要从事CO₂、N₂光/电催化相关研究，以第一/通讯作者，在Prog. Mater. Sci.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem、Adv. Mater.、The Innovation 等期刊发表论文120篇，总被引量近17000词，h指数为58。入选2021和2022爱思唯尔“中国高被引学者榜单”以及2022年全球前2%顶尖科学家榜单，研究工作入选2019年度中国百篇最具影响国际学术论文、Cell Press出版社2019中国年度论文。

通讯作者

郝磊端，北京化工大学副教授、硕士生导师。2016年7月博士毕业于中国科学院化学研究所，2017年6月至2021年7月在华盛顿州立大学进行博士后研究，2021年11月加入北京化工大学化学工程学院。主要从事CO₂/N₂催化转化、多孔材料设计合成方面的研究，以第一/通讯作者在ACS Catal.、Green Chem.、Appl. Catal. B 等期刊发表论文20篇，撰写英文书籍2章节。

第一作者

Muhammad Saqlain Iqbal has earned his Master's degree from COMSATs University Islamabad (2021) and is currently pursuing his Ph.D. from Politecnico di Bari. Mr. Iqbal is focusing on lithium and solid-state batteries to improve energy density, power density, and cycle life while ensuring efficiency, affordability, and sustainability.

第一作者

阮昱锟，于2020年在北京化工大学获得学士学位，之后继续在北化工攻读硕士，导师是孙振宇教授。他的研究课题主要集中于Li^-介导电催化N₂还原合成氨反应。