氨是化肥生产和化学合成的重要原料，具有显著的经济价值。然而，工业合成氨的哈伯-博世法需要极端的高温和高压条件，导致巨大的能耗和严重的环境影响。相比之下，电化学硝酸盐还原反应在常温常压下运行，由可再生能源驱动，为绿色合成氨提供了可持续的途径，同时可同步处理硝酸盐污染废水。铜基电催化剂在此背景下显示出独特潜力，因其d电子与硝酸盐π*轨道的相互作用促进了其高效吸附和活化。然而，此类催化剂常面临亚硝酸盐积累和合成法拉第效率低的问题。这一局限主要源于复杂的多电子-质子协同转移过程的缓慢动力学以及活性氢供给不足，阻碍了其完全氢化生成氨。

近年来，原子级分散金属催化剂的进展，提升了对反应中间体吸附的调控，从而增强了催化效率。特别是孤立的铜位点可精细调节中间体吸附，减轻活性位点中毒，进而促进其深度还原。然而，这些位点上含氮中间体的质子化过程受到活性氢供给和转移效率的动力学限制。值得注意的是，过渡金属硫化物具有独特的电子结构和本征不饱和配位环境，不仅表现出类金属高电导率，其钴硫键单元还可促进水分子的吸附和解离，在催化界面处形成富质子的微环境。然而，表面活性氢的过度积累会加剧竞争性析氢反应，从而降低电子利用效率。因此，在硫化物载体中合理设计铜活性位点的配位几何构型至关重要，以平衡含氮中间体的吸附活化与活性氢的按需供给。这决定了质子向反应中心的传输路径和可及性，为抑制析氢反应、协同高效地将硝酸盐八电子还原为氨提供了可能。

本研究中，我们通过将原子级分散的铜锚定在中空多面体硫化钴上，构建了一种不对称硫桥连双活性中心，以促进硝酸盐向氨的转化。所得的催化剂表现出优异的氨产率和法拉第效率，以及在工业相关电流密度下长期运行的稳定性。原位表征和理论研究证明，硫化钴基底通过独特的反向氢溢流效应，经硫桥将活性氢优化供给至铜位点，显著降低了关键加氢步骤的能垒。此外，基于该催化剂的锌硝酸盐电池展现出高开路电压、显著功率密度和稳定的循环性能。总而言之，该集成系统实现了合成、硝酸盐去除和发电的“三重共赢”。

总之，我们开发了一种双活性中心催化剂，其特征是将硫桥锚定的原子级铜位点嵌入硫化钴骨架中，实现了高效的硝酸盐电催化还原制氨。优化负载的铜单原子作为硝酸盐吸附和活化的主要位点，同时电子调制硫化钴载体以促进水分解，从而产生活性氢物种。这种协同效应使得活性氢随后通过硫桥反向溢流，迁移至铜位点，促进含氮中间体氢化生成氨。值得注意的是，优化后的催化剂实现了卓越的硝酸盐‑氨转化效率，在特定电位下实现了高氨产率和高法拉第效率。此外，在工业电流密度下展现了超过300小时的卓越稳定性，并在锌硝酸盐电池应用中表现出优异潜力。本工作提出了一种有效的双重优化策略，可同时增强中间体活化和氢化动力学，为设计高性能硝酸盐还原电催化剂提供了宝贵见解。