锰-铜双原子位点不对称电子分布促进电催化氮气还原合成氨研究

为解决传统Haber-Bosch工艺高能耗问题，研究人员开发了氮掺杂碳基质中嵌入异质原子金属键合Mn-Cu双原子位点催化剂（DA-MnCu/NC），通过不对称电子分布协同增强N2吸附与活化，实现67.76%法拉第效率（-0.15 V vs RHE）和88.34 μg mgcat?1 h?1产率，为可持续NH3合成提供新策略。

　　

这项突破性研究设计了一种新型异质原子Mn-Cu双原子催化剂，其独特的"不对称电子分布"特性如同分子级"太极阴阳"：Mn原子作为主催化剂提供活性位点，而Cu原子作为助催化剂像"电子调节器"，在氮掺杂碳(NC)基质中形成协同效应。这种精巧设计使N₂分子在双原子位点发生高效吸附和活化，显著降低氮氮三键断裂能垒。

实验数据显示，该双原子催化剂(DA-MnCu/NC)在-0.15 V（相对于可逆氢电极）条件下，法拉第效率(FE)达到67.76±0.7%，氨产率飙升至88.34±3.6 μg mg_cat^?1 h^?1，性能是单原子Mn催化剂的4倍。更令人振奋的是，催化剂在0.5 M NaBF₄电解液中展现出卓越的稳定性，连续工作后仍保持"青春活力"。

该研究首次揭示双原子位点局域电子重排对氮还原反应(NRR)的调控机制，为开发"绿色合成氨"技术提供了全新思路。这种"原子级精准"的催化剂设计策略，或将开启电催化领域"双原子时代"的新篇章。