ChemSusChem：氮化钼上的固氮反应机理解析：从原始表面到杂原子锚定的DFT研究

澳门大学潘晖教授团队，通过计算氮化钼不同活性表面和配位环境中的氮还原反应路径，给出了eNRR反应的全景像图，该研究有助于加深理解氮化物表面eNRR活性和选择性，为实验人员提供理论指导。（VIP and Cover Page Article）  

过渡金属氮化物（TMNs）作为电化学催化剂具有广泛应用前景，尤其在氮还原反应（eNRR）方面展示出巨大的运用潜力。然而NRR在该类材料表面的反应机理仍然不清楚，且如何进一步优化该类材料使其具有更好的催化活性和选择性还具有挑战。

鉴于此，澳门大学应用物理与材料工程研究院潘晖教授团队选取稳定且抗氧化的Mo₅N₆体材料，通过第一性原理计算，揭示了该材料中不同晶面及化学配位环境中eNRR的反应过程，系统探讨了过渡金属原子锚定对N截止面上的反应活性和选择性的影响。结果表明：(1)   (001)和(110)的 Mo原子截止面具有较低的eNRR过电位（-0.52和-0.46V）和较高的选择性。(2) MvK反应会在3N和4N区域上以单(或双空位)的方式进行。(3) 由于氮的吸附作用较弱，BEP关系限制了3N-或4N-SAC的eNRR性能。(4) 同质双原子（如3N-Fe₂/Mn₂和4N-Cr₂/Ru₂/V₂等）具有较低的UL和较强吸附N₂作用，拥有更好的eNRR性能。而与同质双原子相比，异质双原子（如3N-FeMn和4N-CrV）可进一步降低UL并增强N₂的吸附，表现出更大的eNRR应用前景。该研究展示出了Mo₅N₆材料中不同功能成分的eNRR催化性能全景图，通过揭示Mo₅N₆中eNRR的基本反应机制，为理解和合理设计基于氮化物的高效eNRR电催化剂提供了理论依据，相关设计思路可以推广到其他材料。

论文信息：

Unravelling the Reaction Mechanisms of N₂ Fixation on Molybdenum Nitride: A Full DFT Study from the Pristine Surface to Heteroatom Anchoring

Youchao Kong, Dr. Tianwei He, Dr. Alain R. Puente Santiago, Dong Liu, Prof. Aijun Du, Prof. Shuangpeng Wang, Prof. Hui Pan

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DOI: 10.1002/cssc.202101014

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