我院团簇和纳米材料研究所关于氮气活化的理论研究工作在物理化学领域权威期刊Physical Chemistry Chemical Physics发表。华北电力大学数理学院为第一单位，博士生王雅雅为第一作者；教师丁迅雷为通讯作者。
寻找高稳定性和高活性的氮气还原反应（NRR）催化剂具有重要意义。课题组在自然基金的支持下，围绕三金属团簇活化氮气分子开展了一系列研究工作。研究发现，以三金属团簇（M3）为活性中心的催化剂对活化N2具有较高的活性。但另一方面，裸露的M3团簇是热力学不稳定的，因此将M3负载在一个合适的基底上以提高其稳定性，是十分有必要的。本工作基于密度泛函理论计算，发现碗状有机分子苏曼烯（C21H12）是一种很好的负载M3活化氮气的基底。三原子金属团簇M3（M = Ti, Zr, V, and Nb）可以稳定吸附在C21H12的碗内，有效避免M3内聚成更大的团簇。同时，C21H12-M3上N-N键的解离是热力学允许的，动力学有利的，反应活性与裸露的M3团簇相当。此外，我们还发现了一个有趣的模糊效应，即原先具有较大差异性的不同金属团簇，在吸附到碗内之后，在几何和电子结构等性质上变得具有相似性。这意味着在不影响性能的情况下，使用廉价金属代替贵金属的可能性。
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/CP/D2CP03346A
