Mo封端單層MoS2實現高效電催化固氮

近期，上海交通大學和華中師範大學研究者首次在溫和條件下成功合成具有相鄰鉬（Mo）位點的Mo封端單層MoS2（A-Mo-MoS2），A-Mo-MoS2中的自旋離域電子能充分活化氮氣（N2），從而實現高效電催化固氮。

氨氣（NH3）是一種清潔能源載體，具有能量密度高、原料種類多等特點，因而受到越來越多的關注。氨氣是氮元素和氫元素組成的一種化合物，易被液化成無色的液體，是製造硝酸、化肥、炸藥的重要原料，同時也能廣泛應用于合成纖維、塑料、染料、尿素等有機産品。

催化固氮是合成氨的一種新途徑，能够在常溫常壓下實現氮氣的還原的方式，幷且催化劑一般有兩種，分別是電催化劑和光催化劑。其中，電催化固氮從概念到應用的關鍵在于開發高效、經濟的電催化劑。

近幾年，隨著科學技術的不斷發展，新型電催化劑層出不窮，比如NiTe基納米電催化劑、二硫化鉬/碳化鈦複合材料等。值得一提的是，近期上海交通大學和華中師範大學還報道一種A-Mo-MoS2固氮電催化劑。

據中鎢在綫瞭解，MoS2晶體屬六方晶系而且具有層狀結構，層狀結構是由中間一層Mo原子，兩邊各一層S原子形成的夾心式板層。一個Mo原子與六個S原子相連，Mo-S鍵爲共價鍵；層間距爲0.65nm，之間僅存在微弱的范德華力。由于結構的特殊性，MoS2表面富自旋極化電子的硫空位有利于氮氣活化，提高固氮性能。然而，這些自旋極化電子被限制在孤立SVs上，無法共享，進而導致氮氣活化效果。

與MoS2相比，A-Mo-MoS2對氮氣的活化效果更好，是新一代的理想電催化固氮催化劑，主要是歸因于其中配位不飽和的Mo位點可誘導其自旋極化電子沿最外層Mo邊緣離域，形成自旋離域電子場，加速氮氣活化。

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