科学家提出纳米限制策略以形成亚纳米反应堆

单原子催化剂(SAC)由于其对活性物质的最大利用而在电催化过程中很有前途。然而，由于它们的隔离特征，操纵这些原子级活性位点以满足特定反应仍然是一个重要的瓶颈。中国科学院大连化学物理研究所(DICP)的刘健教授和他的合作者提出了一种纳米限制策略，以在石墨氮化碳的极窄但规则的表面腔内容纳多个Fe和Cu单原子。形成“亚纳米反应堆”。

“这些高度局限在亚纳米反应器中的铁和铜原子，不仅与反应物之间形成更强的相互作用，而且更重要的是，由于它们在这个极其狭窄的空间中具有独特的微环境，因此产生了显着的协同效应，这是非常有利的。该研究的共同作者，来自天津大学的梁吉教授说。

刘教授补充说：“这是我们首次在概念上成功地将纳米反应器推向更小的尺寸，以形成亚纳米反应器，这带来了与常规纳米反应器截然不同的特性。”

斯威本科技大学的孙承华教授说：“第一原理模拟表明，这种协同作用源于独特的铁-铜配位，该配位有效地改变了N 2的吸收，改善了电子转移，并为氮还原反应提供了额外的氧化还原对。” ，该研究的另一位合著者。

研究人员发现，由多个受限原子引起的这种显着协同作用导致模型电催化过程氮还原反应(NRR)的显着性能增强。

与单金属对应物相比，在氨的高产率和效率方面的改进已经实现。

构造亚纳米反应堆的这一概念不仅提供了在亚纳米尺度上操纵催化剂活性中心的新策略，而且还为新型催化剂的设计提供了启示，该新型催化剂在亚纳米尺度上具有精确的空间位置，适用于宽广的光谱范围。催化反应也是如此。