近日，国家能源集团低碳院氢能（氨能）技术研究中心在《Journal of Materials Chemistry A》期刊上发表研究论文，题为“The effect of Nafion on electrochemical nitrate reduction over CoRu alloy catalyst”。该研究构建了电化学合成氨的溶剂化界面模型，阐释了全氟磺酸基聚合物在钴钌合金催化剂上的协同作用机制，为高效电化学合成氨电极设计提供了理论依据。

电催化硝酸盐还原技术可将水中的硝酸盐污染物转化为氨，实现污染治理与资源回收的双重目标，是一种有前景的绿色合成氨途径。膜电极作为电化学反应的关键组件，其催化层与电解质界面的微环境对反应机理有重要影响。全氟磺酸基聚合物常用作膜电极催化层的粘结剂，但其在微观层面对催化过程的具体作用尚不明确。

本研究结合显式溶剂模型与分子动力学模拟，首次发现全氟磺酸基聚合物能降低水分子解离能垒，促进质子供应。同时，该聚合物通过轨道相互作用增强了硝酸根在催化剂表面的吸附与活化，从而提升了电化学合成氨的效率。

该工作提出了电化学反应界面的机理模型，阐明了全氟磺酸基聚合物对电荷传输与反应路径的影响，揭示了离聚物-催化层界面的协同效应，为膜电极界面优化提供了理论支持，有助于推动绿色氨合成与废水处理技术的结合，促进可持续氮循环与清洁能源体系的发展。

论文第一作者甘汶是低碳院氢能（氨能）技术研究中心工程师，长期从事电化学合成氨与氮循环催化材料研究。在高性能催化剂设计方面，他建立了基于密度泛函理论的高通量计算筛选方法，系统揭示了单原子催化剂的氮活化机理与选择性调控规律。在电催化硝酸根还原领域，他专注于催化剂-电解质界面微环境对反应路径的调控，通过多尺度模拟与实验结合提升电化学体系性能。目前已申请发明专利10项，授权3项，以第一作者发表学术论文8篇。