鑽石舞台

閩南師範大學凌雲副教授和福州大學湯儆教授及合作者在ChemSusChem期刊發文對高活性Fe-Fe3O4催化劑在電催化氮氣還原反應(NRR)中的應用進行了研究，揭示了Fe-Fe3O4催化劑具有良好的結構穩定性，並可以顯著促進電荷轉移能力和抑制析氫反應，從而有效提升氨產率和法拉第效率。

自1983年科學家Sclafani首次實現電化學方法合成氨以來，常溫常壓電催化氮還原開啟了合成氨研究的新領域，有望取代傳統高溫高壓的工業哈伯-波施法。但由於N≡N鍵的惰性特徵，以及低極化和競爭性的析氫反應等因素影響，導致法拉第效率和NH3產率普遍較低。因此，設計合成方法簡單、價格低廉、穩定性好、NH3產率高、過電位低、法拉第效率高的新型催化劑仍然具有極大的挑戰性。

基於此，閩南師範大學凌雲副教授和福州大學湯儆教授及合作者巧妙地在環境條件下通過一步綠色工藝合成了獨特的Fe-Fe3O4納米粒子。與商業納米Fe和Fe3O4相比，Fe-Fe3O4催化劑具有更高的NRR性能，在0.1 M Na2SO4電解質和−0.4 V(vs. RHE)最佳條件下，法拉第效率最高為53.2±1.8%，NH3產率為24.6±0.8 μg h-1mgcat-1。由於Fe-Fe3O4在還原電位下具有穩定的化學態，Fe-Fe3O4催化劑表現出了良好的穩定性，在連續5個循環和24 h的不間斷工作中，其性能沒有明顯的變化。X射線光電子能譜分析、高分辨率透射電鏡結合密度泛函理論計算表明，Fe（110）、Fe3O4（311）和豐富的氧空位能有效吸附並激活化學惰性N2分子，使N2固定性能大大提高，並同時起到抑制析氫作用。該研究開闢了一種簡單綠色的鐵基氧化物複合材料合成方法用於實現廉價高效電催化氮還原，為設計和構建高效鐵基電催化劑提供了新的思路。