The nitrate reduction reaction (NtRR) has been demonstrated to be a promising way for obtaining ammonia (NH3) by converting NO3− to NH3. Here we report the controlled synthesis of cobalt tetroxide/graphdiyne heterostructured nanowires (Co3O4/GDY NWs) by a simple two-step process including the synthesis of Co3O4 NWs and the following growth of GDY using hexaethynylbenzene as the precursor at 110 °C for 10 h. Detailed scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and Raman characterization confirmed the synthesis of a Co3O4/GDY heterointerface with the formation of sp-C―Co bonds at the interface and incomplete charge transfer between GDY and Co, which provide a continuous supply of electrons for the catalytic reaction and ensure a rapid NtRR. Because of these advantages, Co3O4/GDY NWs had an excellent NtRR performance with a high NH3 yield rate (YNH3) of 0.78 mmol h−1 cm−2 and a Faraday efficiency (FE) of 92.45% at −1.05 V (vs. RHE). This work provides a general approach for synthesizing heterostructures that can drive high-performance ammonia production from wastewater under ambient conditions.

The utilization of reactive oxygen species (ROS) in photochemical synthesis has garnered significant attention owing to their exceptional oxidative capacity under mild conditions. Recently, metal-organic frameworks (MOFs) have been employed...