金属硼双原子催化剂

六种零电位氨合成

嵌入g-C₂N的金属-硼双位点协同活化氮氮三键，实现低电位下高选择性电催化合成氨。

Yang, Li · 安炜

Journal of Energy Chemistry 2023

参数信息

极限电位 (Ti–B@C₂N)

0 V

极限电位 (Mo–B@C₂N)

0 V

极限电位 (Nb–B@C₂N)

-0.04 V

极限电位 (W–B@C₂N)

-0.23 V

极限电位 (Zr–B@C₂N)

-0.26 V

极限电位 (V–B@C₂N)

-0.28 V

技术优势

六种候选零偏压活性

从3d、4d、5d过渡金属中筛选出6种M–B@C₂N催化剂，其极限电位在-0.28 V至0 V之间，其中Ti和Mo体系UL=0 V，大幅降低过电位。

硼位点参与断键

嵌入的B原子与金属中心协同，通过π*-反馈机制向吸附的*N₂转移电荷，使N≡N键显著伸长，促进活化。

描述符预测活性

吸附能和N≡N键长可作为快速预测极限电位的催化描述符，为同类催化剂设计提供指南。

应用场景

• 电催化合成氨：提供低过电位且高选择性的催化剂设计，替代贵金属体系。
• 氮还原催化剂：利用双原子位点协同活化氮气，筛选高效非贵金属候选材料。
• 电催化材料：提供高稳定性碳氮基底负载的金属硼材料，拓宽电催化应用。
• 二维材料催化剂：在二维g-C₂N多孔结构中构建双原子位点，为二维催化剂设计提供范例。