处理完成 Bimetallic Titanium-Manganese Catalysts on Doped Graphene for Efficient Ambient Nitrogen Fixation: Unlocking Sustainable Ammonia Production

本文针对传统Haber-Bosch工艺能耗高的问题，来自未知机构的研究人员构建了氮硼共掺杂石墨烯负载的Ti-Mn双金属催化剂(Ti-Mn@N4B2-C和Ti2-Mn4@N4B2-C)用于氮还原反应(NRR)研究。通过第一性原理计算探索所有可能反应路径，发现Ti-Mn@N4B2-C具有较低活化能垒，在室温下即可实现自发氨合成(极限电位0 eV vs. 0.16 eV)，为可持续氨生产提供了新策略。

　　

本研究构建了氮硼共掺杂石墨烯支撑的钛-锰(Ti-Mn)双原子及团簇结构作为催化剂体系，分别是Ti-Mn@N₄B₂-C和Ti₂-Mn₄@N₄B₂-C结构。通过第一性原理计算和模拟方法研究了氮气(N₂)向氨合成的转化过程。考虑到催化反应过程的复杂性，研究探索了所有可能的反应路径以获得Ti-Mn@N₄B₂-C和Ti₂-Mn₄@N₄B₂-C结构中的自由能变化。最终结果表明，这两种催化剂都表现出良好的氮还原反应(NRR)活性，并且都能在室温下自发进行(极限电位为0 eV相对于0.16 eV)。特别是Ti-Mn@N₄B₂-C催化剂显示出更低的活化能垒，为在环境条件下实现高效的氮气固定和氨合成提供了新的催化材料设计思路。