单独的Mo单原子（MoSAs）或Mo碳化物颗粒（例如Mo₂C）电催化氮还原反应（NRR）已有广泛的研究，而两者的协同作用（MoSAs-Mo₂C） 却还未见报道。近日，新加坡国立大学John Wang，Zongkui Kou，Lei Shen，新加坡科技研究局Xu Li，南方科技大学Lele Duan等通过理论计算表明，Mo单原子和Mo₂C纳米粒子具有不同的催化析氢反应和NRR的选择性。因此，将两种Mo基催化剂结合在同一个N掺杂碳纳米管（NCNTs），有望实现协同作用实现高选择性和高活性NRR。作者进一步从实验上证实了该结论。

本文要点：

1）实验表明，在NCNTs上组装的MoSAs-Mo₂C（MoSAs-Mo₂C/NCNT）催化剂在-0.25 V下（相对于可逆氢电极）电催化NRR生成氨，形成率为16.1 µg h^-1 cm_cat^-2，单独使用Mo₂C（Mo₂C/NCNT）效率的四倍，是单独使用MoSA的（MoSAs/NCNT）效率的4.5倍。而且，MoSAs-Mo₂C/NCNT的法拉第效率分别提高到Mo₂C/NCNT和MoSAs/NCNT的两倍和七倍。

2）此外，MoSAs-Mo₂C/NCNT在计时安培测试中经过10个小时催化性能几乎没有变化，体现出出色的稳定性。

Yuanyuan Ma, et al. Synergizing Mo Single Atoms and Mo₂C Nanoparticles on CNTs Synchronizes Selectivity and Activity of Electrocatalytic N2 Reduction to Ammonia. Adv. Mater., 2020

DOI: 10.1002/adma.201902177

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002177