天津大学的研究团队基于电化学方法，开发了一种新型人工固氮的方法，采用高丰度15N标记特种气体-氮气和无机盐-硝酸钾作为示踪剂，并利用高分辨同位素质谱仪对示踪物进行了高精度的同位素丰度测定，证实了该反应的路径及可行性。

01 电催化合成硝酸和氨新途径

将传统方法中先还原再氧化的“氮气→氨→硝酸”途径改变为先氧化再还原的“空气→硝酸→氨”途径。 

02 用质子交换膜分割的H型电池进行策略一的电催化实验

为探讨空气中氮气的电催化性能，在阳极鼓入空气，通过电催化作用在铂箔阳极上形成NO3-，当电位在+2.13v以上时，空气饱和电解液中电流密度明显增大，表明空气中氮气可以被催化生成氧化产物。

03 构建以Co3O4纳米棒阵列作为模型电催化剂进行硝酸根还原制氨

 将KNO3添加到阴极室并还原为NH3。目前，拟议策略二中硝酸盐的主要来源是水中的残余污染，包括工业废水、生活污水、动物粪便和氮肥。在未来，如果能进一步提高策略一的效率，则NO3-的电氧化生成也可作为策略二的反应物。在0.1M K2SO4电解液中，在有和无硝酸钾的情况下，对Co3O4电极进行了线性扫描伏安曲线测定。在KNO3存在下，电流密度明显提高，说明溶液中NO3-可以被催化生成还原产物。

04利用同位素示踪技术确证电化学产物来源

使用15N标记的氮气和硝酸钾作为电催化反应的原材料，与非标记的材料做对比实验，发现使用15N标记作为反应物催化产生的HNO3和NH3的15N丰度远远高于其天然丰度，确证了催化产物反应路径，即来自于氮气和硝酸钾。