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氨（NH3）具备了易于液化、便于平安储蓄和输送性格，况且液态氨的体积能量密度约是液态氢的2倍，是以氨被觉得是他日有潜力的液体燃料和储氢分子。但是，今朝范围化制NH3首要采纳“哈伯法”，反映需求在高温高压（-℃，-个大气压）下才干举办，前提刻薄，且产率较低。是以，亟需开采低能耗高效率的NH3合成工艺。

由韩国科学本领院（KAIST）的YousungJung教讲课题组牵头的国际毗连研讨团队经过化学分子工程在氮（N）搀杂多孔碳上成长了单散开钌（Ru）金属纳米颗粒做为单原子催化剂，实行了常温常压下N2到NH3高效电化学复原。研讨团队首先欺诈水热法制备了N搀杂多孔碳（NC），随后经过化学复原在NC上成长了单散开的Ru原子造成复合催化剂Ru

NC。多孔碳做为载体也许大幅增长Ru金属的负载点，即增长催化活性位点。随后在常温常压的三电极电解池中测试Ru

NC催化功用，尝试成绩显示该催化剂在-0.21V（相对可逆氢电极）过电位下其催化N2复原成NH3的产率为3.mg-1NH3h-1mg-1Ru，法拉第效率为9%。相干的研讨曾经阐明，N2复原经过中存在比赛性的析氢副反映，致使法拉第效率较低。为此，研讨人员进一步在Ru

NC催化剂中参加ZrO2增加剂造成，觉察参加ZrO2后析氢副反映获得了显著的按捺，即便在-0.11V的低电位下，催化剂产NH3的法拉第效率都到达21%，优于类似反映前提下的其余金属基催化剂。密度泛函理论（DFT）筹划觉察，ZrO2表面的氧空位也许锚定Ru原子，具备氧空位的Ru位点则是首要的活性核心，其也许稳固核心体*NNH（NH3的核心产品），裁减*H吸附（析氢反映核心产品），进而擢升了将N2电复原变化成NH3的催化活性，进而增加了N2到NH3复原效率。更为关键的是含ZrO2的Ru

NC催化剂在恒电位下电解60小时后，电流密度仍旧维持稳固，且产氨速度和法拉第效率险些固定，展示出杰出的稳固性。

该项研讨经过火子工程安排合成了ZrO2润饰的Ru金属锚定的氮搀杂多孔碳复合催化剂，灵验地按捺了析氢副反映，实行了常温常压下高效稳固的电化学氮复原，为人为固氮供应了极具前程的本领计划。相干研讨处事发布在《Chem》[1]。

[1]PhilipWeber,ThorstenScherpf,IljaRodstein,etal.NitrogenFixationbyRuSingle-AtomElectrocatalyticReduction.Chem,,DOI:

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