催化氮活化：从酶体系、分子体系到多相体系

本文探讨了催化氮基小分子（N₂和NOx）活化的统一框架。背景：开发绿色合成路线是当前重要挑战，但氮转化催化体系仍处基础研究阶段。研究目的：旨在理解催化活性位点与N₂/NOx反应物的相互作用如何决定活化效率及后续反应路径与产物分布。结论：N₂活化主要挑战在于打破非极性N≡N键，需金属中心提供σ给电子和π反键电子，酶体系、有机金属体系和多相体系各有不同活化策略；NOx活化关键在断裂N–O键，难度较小。两类活化均需金属d轨道与反应物轨道有效重叠，但N₂活化偏好早期过渡金属（Mo、Fe），NOx活化中后过渡金属（Cu）也有效。未来催化剂设计应聚焦调控轨道对齐、质子传递和协同相互作用，通过仿生策略、时间分辨光谱和DFT计算深入理解机理，为实现氮转化技术提供基础。