脱碳N₂转化对于工农业的可持续发展至关重要，但其极具有挑战性。基于此，天津大学凌涛教授（通讯作者）等人在常温下实现了N₂在X/Fe-N-C (X=Pd，Ir，Pt)双原子催化剂上的电催化活化/还原。

本文揭示了X/Fe-N-C催化剂对N₂活化/还原的反应活性可以通过X位上生成的H*的活性，即X-H键之间的相互作用来很好地调节。

首先，本文使用DFT方法研究了X/Fe-N-C催化剂上的水解离，吸附在X/Fe-N-C催化剂X位点的H₂O分子易分解为H*和OH^-，H*吸附在X位点。

当X/Fe-N-C催化剂的X位点产生H*时，与未加H*的X/Fe-N-C催化剂相比，N₂在相邻Fe位点上的吸附显著增强。此外，H*吸附的X/Fe-N-C催化剂上N≡N的键长顺序为：Pd/Fe-NC > Ir/Fe-N-C > Pt/Fe-N-C，N₂分子中电子富集量也具有相同的顺序。这一发现表明，生成的局部H*对X/Fe-N-C催化剂上N₂的活化有显著的影响和调节作用。

更重要的是，X/Fe-N-C催化剂的势垒呈现出Pd/Fe-N-C < Ir/Fe-N-C < Pt/Fe-N-C的顺序，这与X/Fe-N-C催化剂上N₂活化的趋势非常吻合。

此外，E_NNH*和ΔG_H*之间存在良好的线性关系，这表明N₂的还原可以通过X/Fe-N-C催化剂X位点上生成的局部H*的结合强度来调节。

Electrocatalytically Activating and Reducing N₂ Molecule by Tuning Activity of Local Hydrogen Radical. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202300989.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300989.