近期，上海交通大學(xué)和華中師范大學(xué)研究者首次在溫和條件下成功合成具有相鄰鉬（Mo）位點(diǎn)的Mo封端單層MoS2（A-Mo-MoS2），A-Mo-MoS2中的自旋離域電子能充分活化氮?dú)猓∟2），從而實(shí)現(xiàn)高效電催化固氮。

A-Mo-MoS2合成示意圖（Zhan,G.M/上海交通大學(xué)）

氨氣（NH3）是一種清潔能源載體，具有能量密度高、原料種類多等特點(diǎn)，因而受到越來越多的關(guān)注。氨氣是氮元素和氫元素組成的一種化合物，易被液化成無色的液體，是制造硝酸、化肥、炸藥的重要原料，同時(shí)也能廣泛應(yīng)用于合成纖維、塑料、染料、尿素等有機(jī)產(chǎn)品。

催化固氮是合成氨的一種新途徑，能夠在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾倪€原的方式，并且催化劑一般有兩種，分別是電催化劑和光催化劑。其中，電催化固氮從概念到應(yīng)用的關(guān)鍵在于開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的電催化劑。

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型電催化劑層出不窮，比如NiTe基納米電催化劑、二硫化鉬/碳化鈦復(fù)合材料等。值得一提的是，近期上海交通大學(xué)和華中師范大學(xué)還報(bào)道一種A-Mo-MoS2固氮電催化劑。

催化固氮圖片（Zhan,G.M/上海交通大學(xué)）

據(jù)中鎢在線了解，MoS2晶體屬六方晶系而且具有層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)是由中間一層Mo原子，兩邊各一層S原子形成的夾心式板層。一個(gè)Mo原子與六個(gè)S原子相連，Mo-S鍵為共價(jià)鍵；層間距為0.65nm，之間僅存在微弱的范德華力。由于結(jié)構(gòu)的特殊性，MoS2表面富自旋極化電子的硫空位有利于氮?dú)饣罨?，提高固氮性能。然而，這些自旋極化電子被限制在孤立SVs上，無法共享，進(jìn)而導(dǎo)致氮?dú)饣罨Ч?/p>

與MoS2相比，A-Mo-MoS2對(duì)氮?dú)獾幕罨Ч茫切乱淮睦硐腚姶呋痰呋瘎?，主要是歸因于其中配位不飽和的Mo位點(diǎn)可誘導(dǎo)其自旋極化電子沿最外層Mo邊緣離域，形成自旋離域電子場(chǎng)，加速氮?dú)饣罨?/p>