氨（NH3）合成具有结构敏感性，催化剂结构的微小变化就会引起活性的剧烈变化。迄今为止，还没有一项研究揭示亚纳米尺度的金属尺寸效应对NH3合成的影响，这方面的研究目前仍然是一个挑战。
近日，福州大学江莉龙教授，Xiuyun Wang报道了首次通过调整前体或Ru的负载量来开发多尺度Ru催化剂，给出了单原子、原子团簇和亚纳米团簇的Ru尺寸，分别记为Ru SAC、Ru ACCs、Ru SnCs和Ru NPs。所开发的Ru催化剂可以在亚纳米尺度上研究尺寸对NH3合成的影响。
文章要点
1）研究表明，当Ru尺寸减小到亚纳米水平时，活性和反应机理发生了巨大的变化。采用Operando同步辐射X射线吸收光谱和扫描透射电子显微镜(STEM)结合密度泛函理论(DFT)的计算方法，研究人员证明了当Ru活性中心以原子团簇形式存在时，存在较强的团内相互作用。结果表明，d带中心向费米能级方向移动，实现了Ru d轨道与N2分子之间的强相互作用。
2）实验结果显示，将Ru-ACCs作为合成氨催化剂，在温和的条件下表现出极高的催化性能。在400 ℃、1 MPa下，1855 mmolNH3 gRu-1 h-1的每克Ru合成NH3的速率是目前已报道的Ru基催化剂中的最高值。
本工作为开发温和条件下高效合成氨催化剂提供了一条新的途径。
参考文献
Li et al., Size sensitivity of supported Ru catalysts for ammonia synthesis: From nanoparticles to subnanometric clusters and atomic clusters, Chem (2021)
DOI：10.1016/j.chempr.2021.11.008
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.11.008
