氨(NH₃)具有能量密度高(13.6 GJ m^-3)，含氢量高(17.6 wt%)，易于运输等优点，是一种广泛应用于现代社会的各个领域的重要化学品，同时也是一种理想的无碳储氢载体。目前，NH₃的工业生产主要依赖于高能耗、高排放的Haber-Bosch法。近年来，电催化硝酸盐/亚硝酸盐(NO₃^-/NO₂^-)还原反应被认为是最有希望可以代替Haber-Bosch法，实现绿色高效合成NH₃的途径之一。然而，实现安培级的电流密度和克级产率以满足工业化生产的条件仍然是一个巨大挑战。

近日，吉林大学鄢俊敏教授团队和中国科学院长春应用化学研究所钟海霞研究员报道了一种电化学活化的Cu调控的Co电极(A-CuCo@CF)，可实现克级电催化合成NH₃，其性能优于目前报道的NO₃^-/NO₂^-还原催化剂。同时，在放大的自组装双极膜(BPM)电解槽中验证了该体系用于大规模合成NH₃的可行性。

通过化学修饰和电化学原位活化，获得了具有丰富电化学活性位点的三维立体结构。在碱性电解液中，A-CuCo@CF电极可实现2.64 A cm^-2的NH₃电流密度，279.44 mg h^-1 cm^-2的NH₃产率，以及96.45%的法拉第效率。同时，自支撑的多孔结构和电解活化的机制，使得该电极在大电流下稳定循环30次性能未发生衰减。在自制的电解槽中，放大的A-CuCo@CF电极可实现高达4.11 g h^-1的NH₃产率，以及~97.19%的法拉第效率，表明A-CuCo@CF电极在工业NH₃生产中有巨大潜力。

通过原位Raman、原位ATR-SEIRAS和DFT计算，揭示了电极的活化过程、NO₂^-还原过程的中间体和反应机制。其中，在负电位下金属态的Co作为主要活性位点，Cu的加入中和了Co对*NO₂及中间体的强吸附作用，从而降低了反应过程中加氢步骤的能垒。

该工作通过合理的电极设计和反应体系优化，为实现绿色高效电催化合成NH₃提供了有效的策略，进一步推动了电化学合成NH₃的工业化进程。