对于固氮反应而言，克服竞争性HER/OER反应，以及N₂溶解度较低的缺点，能够改善固氮反应的选择性和反应活性。

有鉴于此，鲁汶大学赖飞立（Feili Lai）、江南大学刘天西（Tianxi Liu）、东华大学缪月娥（Yue-E Miao）等报道一种疏水的气凝胶Janus结构材料，这种材料为修饰部分碳化的铁异质结（Fe₃C/Fe）的氟化多孔碳纳米纤维（Fe₃C/Fe@PCNF-F）。

主要内容

（1）

计算模拟结果发现，催化剂的Janus结构能够实现Fe₃C/Fe@PCNF-F渗入水，因此产生N₂聚集效应，并且阻碍竞争反应，通过在催化剂表面附近形成“准-固-气界面”的方式克服催化反应面临的传质局限。

（2）

Fe₃C/Fe@PCNF-F催化剂的固氮电催化活性非常好，在NRR反应中，NH₃的产率达到29.2 μg h^-1 mg^-1_cat，法拉第效率达到27.8 %；在NOR反应中，NO₃^-产率达到15.7 μg h^-1 mg^-1_cat，法拉第效率达到3.4 %。

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Wei Zong, Haiqi Gao, Yue Ouyang, Kaibin Chu, Hele Guo, Leiqian Zhang, Wei Zhang, Ruwei Chen, Yuhang Dai, Fei Guo, Jiexin Zhu, Zhenfang Zhang, Chumei Ye, Yue-E Miao, Johan Hofkens, Feili Lai, Tianxi Liu, Bio-Inspired Aerobic-Hydrophobic Janus Interface on Partially Carbonized Iron Heterostructure Promotes Bifunctional Nitrogen Fixation, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202218122

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202218122