将硝酸盐电催化还原为氨（NO3RR），不仅能有效缓解水体硝酸盐污染，更是实现绿色合成氨的可持续途径。然而，该反应涉及复杂的多电子/质子耦合转移过程，常面临效率和选择性低的瓶颈。虽然碳基过渡金属单原子催化剂在电催化中表现出色，但其N掺杂量、空间分布及配位环境难以精确调控。相比之下，氮化碳（CNs）富含结构明确的氮配位点，是极具潜力的理想载体，但传统CNs较差的导电性限制了其在电催化中的实际应用。
针对这一挑战，我校纳米科学与工程研究院田志红教授与华东理工大学张玉研究员、德国马普胶体与界面研究所Christian Mark Pelicano研究员合作，采用熔盐聚合策略，在离子型聚庚嗪酰亚胺（PHI）骨架上成功构建了具有明确配位结构且均匀分散的Co单原子位点（CoPHI）。带负电的酰亚胺桥N原子不仅精准锚定了Co2+，实现了1.092 wt.%的Co单原子稳定分散，还显著提升了骨架的电荷传输能力。该催化剂在NO3RR中表现出优异的活性与选择性，为设计新型高负载单原子电催化剂提供了新思路。
该研究工作以“Atomically Dispersed Cobalt on Ionic Carbon Nitrides for Selective and Efficient Nitrate Electroreduction to Ammonia”为题发表在国际顶级学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。河南大学为第一署名单位，田志红教授、张玉研究员、Christian Mark Pelicano研究员为论文共同通讯作者；纳米科学与工程研究院博士研究生高娜娜、硕士研究生郭敏娟、马普胶体与界面研究所童海建博士为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金，河南省自然科学基金，河南省杰出外籍科学家工作室以及河南省高等学校青年骨干教师等项目的资助。
图1. 催化剂的形貌表征
图2. 催化剂的NO3RR性能评估
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.2543286
田志红，河南大学黄河学者，教授，博士生导师，国家人社部高层次留学人才。主要研究方向为多孔聚合物材料、碳基杂化材料、电化学储能和催化。迄今已发表SCI学术论文60余篇，其中以第一/通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.（7篇）、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.等学术期刊发表SCI论文30篇，授权国家发明专利4项。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目、河南省优秀青年基金等国家及省部级项目8项。作为中方负责人与德国马普胶体与界面研究所所长Markus Antonietti院士建立了“河南省共价有机聚合物杰出外籍科学家工作室”科研平台。荣获河南省青年骨干教师、河南省教育厅科技优秀成果一等奖等奖项。担任德国马普胶体与界面研究所客座教授、eScience等期刊青年编委。
