无金属催化剂用于电催化氮还原反应（NRR）是工业Haber-Bosch工艺的一种有吸引力的合成氨替代方法。然而，目前最先进的无金属电催化剂仍然受到低法拉第效率和低氨产率的严重困扰。

近日，浙江大学Jie Fu通过一种简单的分子设计策略，成功地合成了具有Lewis对（FLPs）结构的合理硼碳氮化物（BCN）。

文章要点

1）邻近的缺电子B和富电子N使催化剂从单一的“Lewis酸催化”升级为“FLPs催化”，从而获得了18.9%的高法拉第效率、20.9 μg h^-1 mg^-1_cat.的氨产率和较长的寿命。

2）催化剂表征、¹⁴N₂/¹⁵N₂交换实验和密度泛函理论计算进一步表明，FLPs可以吸附一个N₂分子形成一个六元环中间体，从而使N₂分子通过Pull-Pull效应发生异解裂解，显著降低限速步骤的能垒。

本研究不仅提供了一种具有优异活性的NRR电催化剂，而且通过调节双活性中心的富电子或缺电子杂原子来产生高附加值的产品，从而拓展了与小分子相互作用的前景。

参考文献

Wenwen Lin, et al, Creating Frustrated Lewis Pairs in Defective Boron Carbon Nitride for Electrocatalytic Nitrogen Reduction to Ammonia, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207807

https://doi.org/10.1002/anie.202207807