氨是最重要的化学物质之一,因为它在化肥生产和能源运输中有着广泛的应用。氨的生产主要依靠传统的高温高压Haber-Bosch工艺,能耗大,环境问题突出。近年来,为了实现氨的绿色生产,电催化固氮因其环境友好,经济有效,可持续的特点而出现。然而,电催化固氮离实际应用还有很遥远。寻找高效、耐用、节约成本的电化学氮还原反应催化剂是固氮技术发展的核心问题,这一可行的能量转换技术对以后的实际应用具有重要意义。本论文通过元素掺杂、引入载体和纳米化等策略,优化设计制备了新型过渡金属基化合物纳米材料,通过一系列的测试技术对材料的物相组成和形貌特征进行了表征,并研究了它们的电催化性能。在环境条件下构筑高效、低成本的电化学固氮反应催化剂用于生产可再生氨气具有重要意义,但也具有一定的挑战。鉴于此,我们首次报道了一系列由细小RhPx纳米颗粒和共掺杂碳骨架（NPC）组成的泡沫状复合材料作为新型高效NRR电催化剂。有趣的是,通过改变复合材料中P的含量可以改变RhPx的电子结构和NRR反应过程中的催化行为。密度泛函理论计算表明P引入铑晶格后,其催化反应势垒明显降低,促进了催化反应中间过程,从而增强其催化效率。同时,磷含量可调的RhPx嵌入NPC基底上可以赋予该复合物更多可用的活性位点,杰出的导电性以及加强的稳定性。令人印象深刻的是,Rh2P@NPC表现出优异的NRR电催化性能。与大多数的报道材料相比,这种新颖催化剂具有较高的氨产量37.6μg h-1mg-1cat.和法拉第效率为7.64%,表现出良好的选择性和稳定性。这项工作为过渡金属磷化物广泛应用于NRR提供了理论依据和现实方案,为进一步探索NRR电催化剂奠定了基础。尽管依赖于钼的固氮酶和分子络合物在环境条件下能有效电化学N2还原生成NH3,但开发用于高性能电化学固氮的钼基纳米催化剂仍然是关键的挑战。在这里,我们报道了一种过渡金属磷化物的复合材料Mo2N@NC作为高效电催化剂。在酸性介质中,Mo2N@NC在-0.3 V的NH3产率是70.47μg h-1 mg-1cat.,法拉第效率为8.32%,同时,还具有很高的选择性和良好的电化学稳定性。这项工作不仅为我们提供了一种有吸引力的电化学还原N2生成NH3地球丰度高的催化剂材料,而且为合理设计过渡金属氮化物的三维多孔纳米结构作为固氮的高活性电催化剂开辟了一条的新途径。