氨是世界上最重要的基础化学品之一,在工业和农业中应用广泛。随着对氨的需求不断增加,开发能源密集型Haber-Bosch工艺的替代技术迫在眉睫。电催化氮还原反应（NRR）合成氨前景广阔。但制备高活性、高稳定性和优异选择性的电催化剂用于N₂吸附和活化依然面临挑战。鉴于此,我们分别借助缺陷工程和界面工程来设计电催化剂,提升合成氨的效率:一、WO₃是一种重要的过渡金属氧化物,可以实现N≡N三键的活化,直接光催化合成硝酸盐。受此启发,我们利用缺陷工程设计了一种富氧空位的WO₃纳米片作为电催化剂,在环境条件下实现电催化N₂合成氨。这种富氧空位的WO₃纳米片（R-WO₃）在0.1 M HCl中,可实现17.28μg h^-1 mg_cat.^-1的产氨速率和7.0%的法拉第效率,远远优于缺乏氧空位的WO₃纳米片。尤其是R-WO₃显示出优异的电化学和结构稳定性。二、层状过渡金属二硫化物具有较大的比表面积以及优异的电子特性,因此非常有利于电催化应用。我们利用R-WO₃纳米片作为前驱体通过真空封管硫化的方法制备了富缺陷的WS₂纳米片（R-WS₂）。在中性条件（0.1 M Na₂SO₄）下,R-WS₂纳米片可实现16.37μg h^-1 mg_cat.^-1的产氨速率和较高的法拉第效率（12.1%）,性能优于多数NRR电催化剂。三、在自然界中,Mn可以显著促进光合细菌深红螺菌提取物中固氮酶的催化活性。MnO₂具有低成本、低毒性、与碳材料界面友好的特性,并且MnO₂本质上不利于析氢反应的发生。然而,MnO₂的低电导率不利于其电催化的应用。研究表明界面工程是优化催化性能的有效策略。鉴于此,我们使用界面工程设计了一种MnO₂-Ti₃C₂T_x纳米杂化物。Ti₃C₂T_x与MnO₂之间的界面效应以及组成成分的协同作用可有效促进NRR性能。在酸性条件（0.1 M HCl）下,MnO₂-Ti₃C₂T_x可获得34.12μg h^-1 mg_cat.^-1的产氨速率和11.39%的法拉第效率。此外,密度泛函理论计算进一步表明不饱和表面Mn原子充当NRR过程吸附和活化惰性N₂分子的活性位点,决速步骤为第一个加氢过程。