在直接氨燃料电池（DAFC）中，将氨电化学转化为氮气是实现氮循环的必要技术。以前用分子复合物催化这种反应的努力需要添加外源性氧化剂或应用比氧还原反应（DAFC 的阴极过程）的热力学电位更高的电位。

有鉴于此，威斯康星大学麦迪逊分校John F. Berry等人，报告了一种稳定的金属-金属键合的二钌配合物，它在环境条件下从氨中自发产生氮气。

本文要点

1）发现金属-金属键合的二钌配合物能够在低过电位下对氨进行电催化氧化，在ORR的热力学电位之下运行。

2）得到的还原二钌材料可以用氧气再氧化，用于随后与氨的反应，证明其能够自发地促进 DAFC 所需的两个半反应。二钌配合物还充当氧化还原介质，用于在低至-255 mV vs. Fc^0/+的电位下将氨电催化氧化为N₂，并在碱性条件下在氧还原反应电位以下运行，从而实现热力学可行性DAFC 的发展。

3）机理研究表明，金属-金属多重键能够形成N-N键，而无需获得单钌系统AOR所需的高能Ru=NH亚胺或Ru ≡ N 氮化物。

参考文献：

Trenerry, M.J., Wallen, C.M., Brown, T.R. et al. Spontaneous N2 formation by a diruthenium complex enables electrocatalytic and aerobic oxidation of ammonia. Nat. Chem. (2021).

DOI: 10.1038/s41557-021-00797-w

https://doi.org/10.1038/s41557-021-00797-w