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新聞網(wǎng)訊 近日，化學(xué)化工學(xué)院丁欣副教授、張立學(xué)教授在電化學(xué)固氮領(lǐng)域取得重大研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“Catalytic Kinetics Regulation for Enhanced Electrochemical Nitrogen Oxidation by Ru-Nanoclusters-Coupled Mn₃O₄Catalysts Decorated with Atomically Dispersed Ru Atoms”為題，在國際頂級期刊Advanced Materials（Adv. Mater., 2022, 2108180）發(fā)表，期刊影響因子30.849。青島大學(xué)為第一完成單位，丁欣副教授、張立學(xué)教授為共同通訊作者，2019級碩士研究生聶忠芬和青年教師張林林博士為共同第一作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者青年專家項(xiàng)目等資助。

電化學(xué)催化氮?dú)庋趸铣上跛幔徽J(rèn)為是有可能取代傳統(tǒng)工業(yè)上氨氧化固氮方法的新技術(shù)。然而，由于氮?dú)庋趸退趸狈磻?yīng)間的動(dòng)力學(xué)差異導(dǎo)致副反應(yīng)嚴(yán)重，催化反應(yīng)選擇性和活性較低。針對這一關(guān)鍵問題，本文通過催化劑的原子尺度精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了催化界面上反應(yīng)供給，實(shí)現(xiàn)了提升催化選擇性和活性的新策略。具體地，本文設(shè)計(jì)合成出單原子Ru摻雜的Mn₃O₄負(fù)載Ru納米團(tuán)簇的復(fù)合催化劑，通過Ru團(tuán)簇和Mn₃O₄的協(xié)同作用活化惰性N₂分子，降低反應(yīng)動(dòng)力學(xué)能壘；通過Ru單原子調(diào)節(jié)電子導(dǎo)出速率；有效調(diào)節(jié)催化界面上的活化N₂、*OH和電子導(dǎo)出速率之間的關(guān)系，最終顯著提升催化選擇性和活性。該工作為動(dòng)力學(xué)差異的多步耦合反應(yīng)的電化學(xué)催化劑設(shè)計(jì)提供了新思路。

這也是丁欣副教授、張立學(xué)教授繼在國際頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上報(bào)道首例電催化氮?dú)膺€原和氧化雙功能催化劑（Angew Chem. Int. Ed.2020,27, 10888）后攜手發(fā)表又一標(biāo)志性成果。除此之外，部分成果還發(fā)表在J. Energy Chem., 2021, 57, 627；J. Mater. Chem. A,2021, 9, 4673；Chin. J. Catal.2020, 41, 242；Chem. Commun., 2020, 56, 4228；Chem. Commun., 2020, 77, 11477；Chem. Commun., 2019, 55, 14111等高水平期刊上，在電化學(xué)固氮領(lǐng)域形成了較鮮明的研究特色。