稀土氢化物无机电子化物

超低功函激活氮合成

首次报道三维无机电子化物的拓扑态与反常霍尔效应，兼具超低功函的电子化物表面可有效活化氮气合成氨。

Qianwen, Zhang · Xia, Cheng · Jiao, Yalong · 刘影 · 杨铁

Advanced Science 2025

具体参数

反常霍尔电导率

{'zh': '939', 'en': '939'} S·cm⁻¹

功函数（最低值）

{'zh': '2.6', 'en': '2.6'} eV

功函数范围

{'zh': '2.6-3.9', 'en': '2.6-3.9'} eV

技术优势

三维电子化物首次被发现

从稀土氢化物家族中识别出12种三维无机电子化物，其中9种为首次报道，填补了三维无机电子化物的实验空白。

同时存在拓扑态与磁性

体系呈现丰富的拓扑态（节点点、节点线、费米弧等），同时具有铁磁或反铁磁序，自旋轨道耦合产生显著贝里曲率，导致反常霍尔效应。

功函数低至2.6 eV

稀土终止表面具有2.6–3.9 eV的超低功函数，在电场下间隙电子可迁移至表面形成准二维电子气，有效活化N₂分子。

可激活氮气合成氨

超低功函数电子化物表面能够有效活化氮分子，增强催化合成氨过程，为温和条件下氮还原提供新思路。

应用场景

• 氨合成催化：超低功函表面可有效活化N₂，增强催化NH₃合成过程。
• 电催化氮还原：间隙电子迁移形成准二维电子气，提供电子以驱动氮还原。
• 电子化物催化剂：该材料本身为电子化物，具备作为电子化物催化剂的潜力。
• 拓扑电子器件：兼具非平庸拓扑态和反常霍尔效应，可用于低能耗电子器件。
• 外尔半金属：在考虑自旋轨道耦合时，能带呈现外尔点等拓扑特征。