基于主族金属的催化策略明显不如过渡金属催化先进，留下了潜在富有成果的研究领域尚未开发的领域。

基于此，北京航空航天大学郭林教授，Li-Min Liu提出了一种基于将 Bi 缩小为原子分散簇 (ADCs) 来调节能量和 Bi 催化剂 p 轨道占据的新方法。

文章要点

1）原位 X 射线吸收光谱和第一性原理计算表明，ADC 的 6p 轨道是原位电化学分解过程中 Bi 原子迁移形成的，大大增强了 Bi 原子与 N₂ 分子之间的电子相互作用。由于 Bi p 轨道的特性，在 NRR 过程中可以原位观察到催化中心和 N2 之间的键合，证实了 Bi 系统对该反应的高活性。

2）同位素标记测量表明，平均 NH₃ 形成率为 ~113 μg h^-1 mg^-1_cat，法拉第效率为 ~30%，优于大多数报道的催化剂。由 ADC 中 6p 轨道的不同占据引起的 Bi 的氧化态显示与 N₂ 活化和随后的高选择性 NH₃ 形成密切相关，竞争较少的 HER 过程。

这项工作中提出的结果和见解为进一步开发基于 p 轨道金属的催化策略奠定了基础。

参考文献

Jianxin Kang, et al, Activating Bi p-orbitals in Dispersed Clusters of Amorphous BiO_x for Electrocatalytic Nitrogen Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202217428

DOI: 10.1002/anie.202217428

https://doi.org/10.1002/anie.202217428