脫碳N2轉(zhuǎn)化對于工農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，但其極具有挑戰(zhàn)性。基于此，天津大學(xué)凌濤教授（通訊作者）等人在常溫下實(shí)現(xiàn)了N2在X/Fe-N-C (X=Pd，Ir，Pt)雙原子催化劑上的電催化活化/還原。
本文揭示了X/Fe-N-C催化劑對N2活化/還原的反應(yīng)活性可以通過X位上生成的H*的活性，即X-H鍵之間的相互作用來很好地調(diào)節(jié)。
首先，本文使用DFT方法研究了X/Fe-N-C催化劑上的水解離，吸附在X/Fe-N-C催化劑X位點(diǎn)的H2O分子易分解為H*和OH-，H*吸附在X位點(diǎn)。
當(dāng)X/Fe-N-C催化劑的X位點(diǎn)產(chǎn)生H*時(shí)，與未加H*的X/Fe-N-C催化劑相比，N2在相鄰Fe位點(diǎn)上的吸附顯著增強(qiáng)。此外，H*吸附的X/Fe-N-C催化劑上N≡N的鍵長順序?yàn)椋篜d/Fe-NC > Ir/Fe-N-C > Pt/Fe-N-C，N2分子中電子富集量也具有相同的順序。這一發(fā)現(xiàn)表明，生成的局部H*對X/Fe-N-C催化劑上N2的活化有顯著的影響和調(diào)節(jié)作用。
更重要的是，X/Fe-N-C催化劑的勢壘呈現(xiàn)出Pd/Fe-N-C < Ir/Fe-N-C < Pt/Fe-N-C的順序，這與X/Fe-N-C催化劑上N2活化的趨勢非常吻合。
此外，ENNH*和ΔGH*之間存在良好的線性關(guān)系，這表明N2的還原可以通過X/Fe-N-C催化劑X位點(diǎn)上生成的局部H*的結(jié)合強(qiáng)度來調(diào)節(jié)。
Electrocatalytically Activating and Reducing N2 Molecule by Tuning Activity of Local Hydrogen Radical. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202300989.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300989.
