氨(NH3)是化工产业中必不可少的原材料,而且有望在储氢储能方面发挥出巨大的作用。传统的哈伯-博施法合成氨需要高温高压的条件,存在能耗高、污染大和分布区域不平衡等问题。相比之下,电催化N2还原反应(NRR)是一种绿色经济的合成氨过程,该过程利用电能催化N2和H2O在温和条件下发生反应。但目前电催化NRR的产率较低,检测流程复杂,实验环境要求相对苛刻。因此,优化实验流程、完善检测标准以及寻找合适的催化剂是十分必要的。近几年,过渡金属氧化物在电催化NRR领域有着出色的表现,其具有原料易得、合成简单、稳定高效的优点。在此基础上,如何拓展过渡金属氧化物的种类,进一步提升材料的催化性能也成为了该领域的研究热点。因此,本文设计合成了三氧化钨(WO3)和钼酸亚铁(FeMoO4)两种过渡金属氧化物催化剂,并对其电催化NRR性能及相关催化机理进行了研究。一方面,采用一步水热法制备了纳米线状WO3材料,纳米线交织在一起,形成网状孔隙结构,有利于氮气的吸附和活化。测试了在不同电压下的电催化NRR性能,WO3的NH3产率和法拉第效率(FE)随电压增加大致呈先上升后下降的趋势。其中在-0.5 V vs.RHE的电压下,NH3产率达到最大为11.31 μg·h-1·mg-1cat.,对应的视为5.79%。此外在12 h的长时间测试中,电流密度-时间曲线保持平稳,表现出WO3样品优异的稳定性。因此纳米WO3材料是一种成本低、催化活性高、稳定性好的NRR催化剂。另一方面,利用溶剂热法制备了纳米棒状FeMoO4材料。由于Mo-Fe相互作用的优势,该催化剂在-0.6 V vs.RHE的电压下,平均NH3产率最高达到了 16.01μg·h-1·mg-1cat.,FE为8.24%。测试表明FeMoO4材料也具有优异的稳定性。通过一系列对照实验探究NH3的来源,排除了假阳性干扰。并通过密度泛函理论计算研究了 FeMoO4材料可能的催化活性中心和反应机理。研究表明Fe原子是N2吸附和活化的活性中心,反应主要通过自由能垒较低的交替缔合路径进行。因此纳米FeMoO4材料是一种很有潜力的电催化NRR材料。