近日，港澳公式497799光电能源催化材料与器件研究所赫丙玲副教授在电催化固氮研究上取得了重要突破，相关成果《Breaking scaling relations and boosting ammonia synthesis in nitrogen reduction with V-containing heteronuclear double metal atoms》发表在Journal of Materials Chemistry A。该杂志影响因子为10.7，中国科学院分区为二区TOP期刊。2020级物理学专业本科生任明阳为该论文第二作者。
利用可再生能源电力将N2还原合成NH3（NRR），为可持续NH3生产开辟了一条极具潜力的新途径。然而，NRR 的中间体吸附能间存在的线性标度关系严重制约了反应效率。本工作结合密度泛函理论与计算氢电极模型，深入研究了负载在石墨二炔（GDY）表面的V与3d过渡金属（V-TM@GDY）双原子催化剂（DACs）在NRR中的催化性能。研究发现，NRR中NH2与NH3的吸附能不再遵循线性标度关系，在所有异核 DACs中，N₂分子上的电荷转移量（Q(N2)）与NH3合成限制电位（UL(NH3)）之间存在火山形关系。进一步的研究发现，V-TM@GDY通过“接受-捐赠”机制活化吸附的N₂分子。在NRR中，GDY作为电荷储存库，V-TM作为电荷传递体，且V与TM之间的协同效应使得V-Cr@GDY和V-Fe@GDY表现出高催化活性，其UL(NH3)值分别为-0.36 V和-0.42 V。同时，这两种DACs均能有效抑制析氢副反应，实现了接近100%的理论法拉第效率。我们的研究指出了电荷转移在NRR过程中的关键作用，并突出了含V的异核DACs在NRR领域内展现出的巨大应用潜力，期望这一研究成果能够激发该领域更为深入的实验研究
2020级物理学专业本科生任明阳在学业导师赫丙玲的指导下，完成数据整理、分析等重要工作。师生团队秉承严谨细致的科学态度、坚持不懈的科研精神、师生共研的教育理念，在研究过程中，勤于指导，乐于学习，保证了科研成果的高质量，体现了电子工程学院倡导的师研生随、师生共研、师导生赛的本科生高质量培养举措的成效。（文、图/任明阳 初审/方愿捷 终审/叶松 发布/潘娟娟）