电化学氮还原反应（NRR）具有使工业氨生产脱碳的潜力，然而，对于遵循比例关系的催化剂，NRR比竞争析氢反应具有较差的活性和选择性。近日，科罗拉多大学博尔德分校Charles B. Musgrave、Nicholas Singstock使用巨正则密度泛函理论揭示了一组具有可变组成和活性位点几何形状的不同二元共价合金（BCA）NRR催化剂。

本文要点：

1) 克服比例关系带来的限制需要更复杂的催化剂材料，然而，评估简单金属体系之外的材料是一个巨大的组合问题，其需要提高对电催化剂表面的理解，以有效指导优异催化剂的发现。

2) 具有早期到中期过渡金属的BCA倾向于位于火山峰附近，并通过侧边结合构型活化氮气中的氮氮三键。BCA空间的趋势无法使用简单的电子描述符来预测，这归因于BCA表面的巨大几何可变性。该研究将为材料复杂性不断增加的优异NRR电催化剂合理设计提供理论基础。

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Cooper R. Tezak et.al Mapping the Binary Covalent Alloy Space to Pursue Superior Nitrogen Reduction Reaction Catalysts Adv. Energy Mater. 2024

DOI: 10.1002/aenm.202304559

https://doi.org/10.1002/aenm.202304559