單原子催化劑(SAC)由于其對(duì)活性物質(zhì)的最大利用而在電催化過程中很有前途。然而，由于它們的隔離特征，操縱這些原子級(jí)活性位點(diǎn)以滿足特定反應(yīng)仍然是一個(gè)重要的瓶頸。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(DICP)的劉健教授和他的合作者提出了一種納米限制策略，以在石墨氮化碳的極窄但規(guī)則的表面腔內(nèi)容納多個(gè)Fe和Cu單原子。形成“亞納米反應(yīng)堆”。

“這些高度局限在亞納米反應(yīng)器中的鐵和銅原子，不僅與反應(yīng)物之間形成更強(qiáng)的相互作用，而且更重要的是，由于它們?cè)谶@個(gè)極其狹窄的空間中具有獨(dú)特的微環(huán)境，因此產(chǎn)生了顯著的協(xié)同效應(yīng)，這是非常有利的。該研究的共同作者，來自天津大學(xué)的梁吉教授說。

劉教授補(bǔ)充說：“這是我們首次在概念上成功地將納米反應(yīng)器推向更小的尺寸，以形成亞納米反應(yīng)器，這帶來了與常規(guī)納米反應(yīng)器截然不同的特性。”

斯威本科技大學(xué)的孫承華教授說：“第一原理模擬表明，這種協(xié)同作用源于獨(dú)特的鐵-銅配位，該配位有效地改變了N 2的吸收，改善了電子轉(zhuǎn)移，并為氮還原反應(yīng)提供了額外的氧化還原對(duì)。” ，該研究的另一位合著者。

研究人員發(fā)現(xiàn)，由多個(gè)受限原子引起的這種顯著協(xié)同作用導(dǎo)致模型電催化過程氮還原反應(yīng)(NRR)的顯著性能增強(qiáng)。

與單金屬對(duì)應(yīng)物相比，在氨的高產(chǎn)率和效率方面的改進(jìn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

構(gòu)造亞納米反應(yīng)堆的這一概念不僅提供了在亞納米尺度上操縱催化劑活性中心的新策略，而且還為新型催化劑的設(shè)計(jì)提供了啟示，該新型催化劑在亞納米尺度上具有精確的空間位置，適用于寬廣的光譜范圍。催化反應(yīng)也是如此。