近日，南京工业大学吴宇平教授课题组联合武汉理工大学赵焱教授课题组证明了新型单原子催化剂(Mo/BP)是一种很有前途的电化学合成氨催化剂，有望大幅提高制氨的产率，减少物料能量的浪费。
传统合成氨工艺需要在高温高压条件下进行反应，能耗高且造成大量温室气体排放。目前，能够在温和条件下(常温常压)实现氨合成的电催化合成氨技术，被公认为是一种绿色节能高效碳减排技术。其中，设计制备高活性和稳定性的电催化剂是该技术实用化的关键。
“为筛选出这样的催化剂，我们用缺陷二维磷化硼(BP)作为载体材料，将12种过渡金属单原子分别负载于BP上作为新型单原子合成氨催化剂。我们采用高效的密度泛函理论研究方法，系统研究了它们各自的催化性能。”吴宇平介绍说，研究筛选发现，Mo单原子负载的BP催化剂材料，不仅具有高效的氮气活化还原合成氨能力，在抑制析氢竞争反应等方面性能也同样突出。
“氨合成本质上是一种还原反应。氮气分子在常温常压下具有一定的惰性，Mo单原子负载的BP催化剂材料可以使其活化，从而促进还原反应过程;并且这种催化剂还能减少反应过程中氢气的释放，抑制析氢竞争反应。” 论文第一作者、南京工业大学博士研究生刘再春解释。
相关研究成果从理论上证明了新催化剂(Mo/BP)对于合成氨反应的进度推进效果，将直接对实验运用产生重要影响，对于制氨与单原子电催化剂在发展高效碳减排合成氨技术中的应用具有重要意义。
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