李玉良/黄勃龙/薛玉瑞Adv. Sci.：石墨炔诱导铁空位用于高效氮转化

在环境条件下电催化固氮为氨(ENFA)已成为Haber-Bosch工艺最有前途的替代方案，在电催化剂上构建空位缺陷已被证明能够对N≡N活化以合成氨。然而，到目前为止，在可控制造用于高效ENFA 的阳离子空位方面仍然很少报道。

基于此，中国科学院化学研究所李玉良、香港理工大学黄勃龙和山东大学薛玉瑞等报道了一种在石墨炔上制备富含铁空位(V_Fe)的三氧化二铁以形成异质结构(IVR-FO/GDY，质量负载：0.246 mg cm^-2)的简便有效的方法，用于高效和高选择性ENFA。

相关表征和实验结果表明，由于GDY与Fe₃O₄之间的协同作用, 在IVR-FO/GDY晶体结构中可以产生大量Fe空位。

该催化剂具有优异的催化活性，NH₃的生产速率达到127.92±9.11 µg h^-1 mgcat.^-1，FE为59.48±2.57％，远远超过了所有的先前报道的Fe基催化剂以及大多数其他类型的催化剂。因此，掺入GDY的催化剂具有实际应用前景。

密度泛函理论(DFT)计算表明，空位在电催化过程中在加速氮还原方面发挥了重要作用。Fe₃O₄中的界面耦合和空位显著促进了催化剂中的电子转移，从而有利于电催化的高效吸附/解吸，从而产生优异的ENFA性能。

这项工作中提出的策略为设计和制造用于在环境条件下合成氨以及其他能量转换反应的新型催化剂提供了新的见解。

Graphdiyne-Induced Iron Vacancy for Efficient Nitrogen Conversion. Advanced Science, 2021. DOI: 10.1002/advs.202102721

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