近期，我校汪文龙研究员团队在电化学氮气还原领域取得研究进展，相关成果以“Interfacial Engineering to Fabricate Nanoporous FeMo Bimetallic Nitride for Enhanced Electrochemical Ammonia Synthesis”为题发表在综合性一区TOP期刊《Advanced Science》。该论文东莞理工学院是第一单位，中科院深圳先进技术研究员是合作单位，博士后方彬是该论文的第一作者，王鑫副研究员、金具涛副研究员和汪文龙研究员为通讯作者。
电化学氮还原反应（NRR）是一种利用电解在温和条件下将氮气（N₂）和水（H₂O）转化为氨的绿色技术，但其工业化进程受到诸多挑战限制，包括氮分子键能高（941 kJ/mol）难以活化，以及析氢反应（HER）的竞争干扰，导致催化剂效率低下和选择性不足。因此，开发高效、稳定的电催化剂成为实现NRR技术突破的关键。我们通过界面工程策略，设计并制备了一种纳米多孔双金属氮化物催化剂（Fe3N-MoN），并研究了其NRR性能。首先，采用一步水热法和熔盐氮化工艺制备Fe3N-MoN催化剂，并通过XRD、SEM、TEM、XPS、XANES等技术对其形貌、组成、表面价态和成键进行表征，证实该材料具有均匀的多孔结构和良好的晶体特性。接着在温和条件下对Fe3N-MoN进行NRR测试，结果表明其NH₃产率达45.1 μg h⁻¹ mg⁻¹，法拉第效率（FE）为26.5%（−0.2 V vs. RHE），显著优于单一Fe3N或MoN催化剂。最后，我们通过DFT密度泛函理论计算分析了Fe3N与MoN界面对催化剂表面电子结构的调控作用，发现界面增强了氮空位的电子缺失，显著提高了氮分子的吸附与活化能力，最终加速了NRR的反应速率，使得 Fe3N-MoN展现了优异的NRR性能。
本论文的主要创新点有：利用界面工程策略，设计并制备了一种纳米多孔双金属氮化物催化剂（Fe3N-MoN）、利用DFT理论计算揭示了界面结构在优化整体材料的电子结构和促进电催化NRR中关键中间体的吸附能力。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202410805
撰稿：方彬 一审：汪文龙 二审：尹华勤 三审：李长平
