
电化学NRR是一个涉及6个电子的多步过程,反应动力学缓慢。得益于P区金属的弱氢吸附与双原子位点的协同效应,构筑的Al-Al双原子位点在NRR中具有以下优势:(1)Al-Al位点的空轨道可接受N≡N的2σ* 孤对电子,促进氮气的吸附;(2)N的高电负性有利于Al-Al中的成键轨道电子注入N≡N的反键轨道(2π*),高效活化N≡N三键;(3)氮掺杂的石墨碳基质可以作为电子储库,提升Al-Al位点介导NxHy中间体电荷转移的能力。
利用衰减全内反射表面增强红外吸收光谱技术探究了NRR的活性中间体,发现Al-Al双原子位点为N2化学吸附和活化提供了良好的微环境,NRR遵循6电子转移机理,选择性地将N2转化为NH3。
综上所述,夏兴华、李剑团队设计合成了一种P区双原子金属的高性能NRR催化剂,为设计高性能NRR电催化剂提供了新的思路,并为开发同核/异核过渡金属双原子催化剂奠定了理论基础。
Sudip Biswas, Jingwen Zhou, Xue-Lu Chen, Chen Chi, Yi-An Pan, Peixin Cui, Jian Li, Chungen Liu, Xing-Hua Xia
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202405493