氨 (NH₃) 在国民经济中占有重要地位。为了解决传统Harber-Bosch法对化石资源依赖度大、高能耗、高CO₂排放等问题，在当前 “双碳”政策下，具有零碳排放特性的电催化氮还原 (NRR) 合成氨技术路线极具发展前景。其中，高性能电催化剂是其核心部件，对解决全球性能源环境问题，构建可持续发展的能量循环体系至关重要。

由于其形成能较低，构建氧空位可以有效地优化电子构型，降低活化能垒，改善界面电子转移，继而优化和平衡电催化反应的决速步能量。然而，通过构建氧空位来提高NRR性能仍然极具挑战性。其主要原因是大多数报道的电催化剂只包含一种活性成分，这在调节氧空位和本征活性方面是十分有限的。此外，在电催化反应过程中，活性位点上的吸附/解吸能应该是"恰到好处"的。因此，调整化学成分有望成为一种有效手段，即通过优化反应位点的吸附/解吸能力，实现理想的NRR性能。异质结，即两种不同物质相接触所形成的界面区域，通常表现出与单独成分截然不同的特性，有望优化反应位点的吸附/解吸能力。然而，将氧空位与工程化界面相结合的概念在NRR领域还鲜有报道。此外，该策略对NRR催化剂的协同作用机理仍缺乏系统而深入的研究。

面向这一挑战，近日，东北师范大学的臧宏瑛教授、颜力凯教授联合美国纽约州立大学布法罗分校的武刚教授，共同设计了一种独特的异质结诱导的原位氧空位构筑策略，详细阐明了缺陷和界面工程策略之间的相互作用，以最大程度地发挥电催化剂在电化学固氮中的优势。在这项工作中，受中国传统烹饪方法的启发，通过对淀粉保护的NH2-MIL-88 (Fe) 前驱体进行热处理，合成了具有原位氧空位的Fe₃C/Fe₃O₄异质结。相比于单一组分，Fe₃C/Fe₃O₄两组分之间独特的界面结合，可以促进两者间的传质和电荷转移，从而进一步增强材料的本征活性。本文还证实了表面氧空位在电催化过程中对改善N2与NxHy中间产物的吸附强度调节，从而提高了NRR的催化活性。此外，通过该方案引入了大量无定型碳，其蕴含丰富的缺陷，在一定程度上，有效地固定了作为节点的纳米空心壳，防止电催化过程中纳米粒子的迁移和团聚。通过实验和DFT计算相结合的手段，作者还验证了氧空位与异质结之间的协同作用可以加速催化反应动力学，并对NRR活性增强起到正面促进作用。这项工作为设计在环境条件下合成氨的高效电催化剂提供了新的机会。