电催化还原硝酸盐制氨是一种兼具环境修复与可持续能源转化的绿色技术路径。开发高活性、高选择性的催化剂是实现该技术工业化应用的关键。单原子催化剂因其原子利用率高、活性位点明确等优势，成为该领域的研究热点。然而，单原子与载体之间的电子相互作用机制及其对催化性能的影响规律尚需深入阐明。

北京化工大学孙晓明教授和李加展副教授团队通过将原子分散的Pd原子整合到Cu基质中，构建了Cu-Pd催化对。该配对的CuPd催化剂在-0.3至-0.9 V vs. RHE的电位窗口内表现出超过91%的氨法拉第效率（FENH₃），在-0.9 V时的中性电解质中氨产率达到689.01 μmol h⁻¹ mgcat⁻¹，显著优于大多数报道的催化剂。

针对该团队对于Pd单原子与Cu基体之间电子相互作用机制解析的研究需求，能谱分析平台采用X射线光电子能谱（XPS）技术，对Cu和CuPd催化剂的Cu 2p和Pd 3d轨道进行了高分辨测试分析。考虑到Cu 2p谱图对X射线辐照敏感，平台优化测试方案，优先采集Cu 2p谱图且控制采集次数为3次，最大限度降低辐照损伤；针对Pd单原子含量极低的特点，将Pd 3d采集次数提高至60次以获得良好信噪比。高分辨XPS谱图显示，与纯Cu催化剂相比，CuPd催化剂的Cu 2p结合能向更高能量方向移动，而Pd 3d结合能随Pd含量增加向更低能量方向移动，为电子从Cu向Pd转移提供了直接证据，揭示了Cu-Pd催化对协同作用的电子结构基础。

该研究成果以“Atomic hydrogen pump boosts nitrite-to-ammonia conversion on Cu-Pd catalytic pairs over a wide potential range”为题发表在Applied Catalysis B: Environment and Energy（382 (2026) 126007）期刊上。

图1 北京化工大学孙晓明教授和李加展副教授团队“Cu-Pd催化对”研究成果截图