近日，南京工業大學吳宇平教授課題組聯合武漢理工大學趙焱教授課題組證明了新型單原子催化劑(Mo/BP)是一種很有前途的電化學合成氨催化劑，有望大幅提高制氨的產率，減少物料能量的浪費。
傳統合成氨工藝需要在高溫高壓條件下進行反應，能耗高且造成大量溫室氣體排放。目前，能夠在溫和條件下(常溫常壓)實現氨合成的電催化合成氨技術，被公認為是一種綠色節能高效碳減排技術。其中，設計制備高活性和穩定性的電催化劑是該技術實用化的關鍵。
“為篩選出這樣的催化劑，我們用缺陷二維磷化硼(BP)作為載體材料，將12種過渡金屬單原子分別負載于BP上作為新型單原子合成氨催化劑。我們采用高效的密度泛函理論研究方法，系統研究了它們各自的催化性能?！眳怯钇浇榻B說，研究篩選發現，Mo單原子負載的BP催化劑材料，不僅具有高效的氮氣活化還原合成氨能力，在抑制析氫競爭反應等方面性能也同樣突出。
“氨合成本質上是一種還原反應。氮氣分子在常溫常壓下具有一定的惰性，Mo單原子負載的BP催化劑材料可以使其活化，從而促進還原反應過程;并且這種催化劑還能減少反應過程中氫氣的釋放，抑制析氫競爭反應?！?論文第一作者、南京工業大學博士研究生劉再春解釋。
相關研究成果從理論上證明了新催化劑(Mo/BP)對于合成氨反應的進度推進效果，將直接對實驗運用產生重要影響，對于制氨與單原子電催化劑在發展高效碳減排合成氨技術中的應用具有重要意義。
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