上海交通大学叶天南团队JACS: 二维电子化合物中N2活化程度调控与合成氨应用

该研究针对传统合成氨中N≡N三键活化困难及二维电子化合物结构不稳定问题，提出以二维电子化合物Y2C为平台，通过负载Ni纳米颗粒实现高效稳定的氨合成。Y2C的富电子层间负责N2活化生成(N2)δ−中间体，Ni负责H2解离提供活性氢，形成空间协同催化。研究发现N2吸附强度与催化活性存在标度关系，适中吸附有利于生成高活性(N2)δ−。通过La掺杂优化N2活化能力，所得Ni/La-Y2C催化剂在400°C、1.0 MPa下实现34.6 mmol·g⁻1·h⁻¹的氨合成速率，优于已报道的Ni基、Cs-Ru/MgO及工业Fe基催化剂。该工作建立了二维电子化合物中N2活化的调控框架，为可持续氨合成提供了理性设计策略。