双金属PdFe₃纳米合金

静电排斥抑制质子吸附

电荷极化重构Fe 3d轨道，同时优化氮气活化与质子排斥，突破固氮选择性与效率瓶颈。

Jianjia, Mu · Zhao, Zhiwei · Gao, Xuanwen · 刘朝孟 · 骆文彬 · 孙振华 · Gu, Qinfen · 李峰

Advanced Energy Materials 2023

参数信息

氨产率

29.07 μg h⁻¹ mg_cat.⁻¹

法拉第效率

22.8 %

第一步质子化能垒

0.07 eV

技术优势

静电排斥抑制析氢

PdFe₃中带正电的Fe位点通过静电排斥增强对质子吸附的抑制，有效降低析氢竞争。

极低的质子化能垒

电子缺陷型Fe使第一步质子化(*N₂+*H→*NNH)的能垒降至仅0.07 eV，加速决速步。

高氨产率与选择性

在低过电位下同时实现29.07 μg h⁻¹ mg_cat.⁻¹的氨产率和22.8%的法拉第效率。

应用场景

• 氨合成：直接用于电催化氮还原合成氨，替代高能耗Haber-Bosch工艺。
• 电催化：作为高性能氮还原电催化剂，研究电子结构-活性关系。
• 催化材料：合金化调控电子构型，为催化材料设计提供新策略。
• 人工光合作用：在温和条件下将N₂还原为NH₃，模拟自然固氮过程。
• 可持续能源：利用可再生电力驱动，实现绿色、分布式氨生产。