电化学氮还原反应（e-NRR）被认为是一种可有效替代Haber-Bosch法的合成氨技术。然而，如何开发高活性的e-NRR催化剂仍面临着艰巨的挑战。

近日，浙江大学侯阳研究员，德累斯顿工业大学冯新亮教授，中科院福建物构所温珍海研究员开发了一种S配位掺杂策略来控制单价Fe(I)原子的电子离域和自旋态转变，该策略是通过在硫和氮共掺杂的碳基质上锚定孤立的Fe位点来实现的（记为Fe_SA-NSC）。

文章要点

1）实验结果显示，Fe_SA-NSC对e-NRR表现出良好的电催化性能，NH₃产率为μg h_-1 mg_-1cat.。在-0.4 V时，法拉第效率（FE）达到21.9%，大大超过了目前报道的大多数Fe基e-NRR电催化剂。值得注意的是，该催化剂在用于流动槽电解槽时，还获得了10 mA cm^-2的创纪录高电流密度和约10%的NH₃选择性。

2）实验和计算结果表明，S原子的引入引起Fe(I)活性中心电荷的积累，通过合适的键长和吸附能与N₂分子中的氮原子相互作用，有利于促进e-NRR的*N₂→*NNH的动力学过程。

这项工作为调整金属-氮-碳催化剂的自旋态提供了全面的见解。

参考文献

Yan Li, et al, Local Spin-state Tuning of Iron Single-Atom Electrocatalyst by S-coordinated Doping for Kinetics-boosted Ammonia Synthesis, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202240

https://doi.org/10.1002/adma.202202240