氨是生产肥料和化学药品的重要原料，也是一种潜在的能源载体。通常，MgO被认为是氨合成中Ru催化剂的电子促进剂。
有鉴于此，悉尼大学黄俊教授，首次发现在高温和反应气氛下，Ru颗粒的表面原子受到MgO修饰的限制，其中含有更高活性的B5位点用于氨合成。
在含有或不含有促进剂的步骤中，非原位HRTEM图像均显示了相似的钌纳米颗粒。
本文要点
1）在反应温度和气体环境下，原位环境透射电子显微镜（ETEM）观察到，不含MgO助催化剂的Ru颗粒会发生动态变化，并失去Ru台阶上的B5位点，导致连续流动反应系统的氨产率较低。而MgO改性可以稳定Ru的表面结构，保持B5位点在那里，这有助于提高氨的产率。
2）密度泛函理论计算表明，B5位点是氨合成的催化活性中心，在含B5位点的步骤中，N2的解离势垒低于在Ru纳米颗粒上的无B5位点的步骤。这一发现为MgO改性Ru催化剂的高活性提供了新的解释。
3）此外，在500℃下，在MgO中加入CsOx将有助于对限域的Ru表面提供电子，并加速氨的合成，比MgO-Ru/MS的活性高五倍。
参考文献：
Jun Huang et al. Confined Ru nanocatalysts on Surface to Enhance Ammonia Synthesis: An In situ ETEM Study. ChemCatChem, 2020.
DOI： 10.1002/cctc.202001423
https://doi.org/10.1002/cctc.202001423
