图1. FeS2-MBene电催化剂的NRR示意图。 首先，作者在对FeS2-MBene进行线性扫描伏安（LSV）测试，初步评价FeS2-MBene的NRR性能。在N2饱和电解质中，LSV曲线在−0.1~−0.4 V vs RHE之间的电流密度明显高于Ar饱和电解质。在此电势范围下，FeS2-MBene催化剂表现出氮还原活性。NRR活性测试2 h后，在−0.2 V vs RHE电位下氨产率最高，达到37.13±1.31 μg h−1 mg−1，FE最高，达到55.97±2.63%。与此同时，分别在不同的条件下进行了对照实验，其中碳纸、饱和Ar气氛下以及开路电压下的NRR测试结果中，几乎没有氨生成，确定FeS2-MBene的催化性能以及催化条件，并且所制备的氨中N原子完全来源于所提供的N2。在N2和Ar饱和条件下交替NRR测试后，Ar气氛下几乎没有氨产生，且N2气氛下氨产率稳定，排除了Nafion膜吸附氨的影响。与其他材料相比，FeS2-MBene具有更大的塔菲尔斜率（789mV dec-1），这意味着能够有效减缓竞争性析氢反应（HER）的速率。FeS2-MBene具有更大的双层电容值（Cdl）和更小的电荷转移电阻（Rct），进一步表明，异质界面处在强的电子耦合效应，可以促进电子转移。并且FeS2-MBene的NRR最佳催化电位更低（-0.2 vs. RHE），更加节能的同时，能够有效减缓HER的进程，从而加快NRR动力学。
图2. 电催化剂的NRR性能评估。 作者通过紫外-可见吸收光谱检测NRR过程中可能的副产物N2H4。结果显示，FeS2-MBene在不同电位下进行2 h NRR测试后，在455nm处未检测到N2H4信号，表明该催化材料具有优异的选择性。根据前人的研究推断，NRR在FeS2-MBene表面符合远端相关路径。高活性往往意味着低稳定性，因此催化材料的稳定性也是重中之重。FeS2-MBene在六次循环稳定测试中保持着相近的NRR性能，并在长期计时电流测试中，电流密度在40 h内是稳定的。与长期稳定性试验前的产氨性能相比，试验后产氨率仅下降了5.26%，表明其具有优良的稳定性。与最近报道其他类似催化材料，如MXene基、Fe基和Mo基相比，FeS2-MBene的NRR性能突出。研究表明，FeS2-MBene是一种节能、高效、稳定的NRR催化材料，在电催化人工氨合成领域具有非常广阔的前景。
