針對這一難題，研究人員選擇金屬有機框架（ZIF-8）為基體，通過在反應前驅體中加入釕基化合物，調控釕在金屬有機框架中的存在形式。研究人員發現，當加入的釕基化合物較少時，可以得到高度分散的氮配位釕單原子催化劑（Ru SAs/N-C）。而增加釕基化合物的投入量後，釕將以小顆粒形式分散於金屬有機框架中（Ru NPs/N-C）。隨後，研究人員將這兩種催化劑應用於氮氣電化學還原反應中，發現Ru SAs/N-C催化劑在相對標準氫電極-0.2V的電壓下，可以高效電催化還原氮氣合成氨，產氨速率高達120.9 μg
NH3mg-1cat.h-1，產氨速率是Ru NPs/N-C的1.98倍。實驗和理論計算研究進一步揭示出氮配位釕單原子催化劑的高效催化性能主要來源於單原子催化劑對氮氣分子的高效解離。該項研究工作不僅開闢了單原子催化劑在電化學合成氨反應中的新途徑，而且進一步推進了電化學方法合成氨在實際應用中的可能。該項研究得到了中科院前沿科學重點研究項目、科技部、國家自然科學基金委、安徽省重點研究與開發計劃等的資助。
電化學合成氨催化劑研究獲進展
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