安徽大学材料科学与工程学院杜袁鑫副教授、化学化工学院朱满洲教授与中国科学技术大学陈艳霞教授、朱彦武教授课题组合作，通过调控金属纳米团簇的内在活性，合理设计并合成了高效的M4Ni2NCs(M=Au,Ag)催化剂进行N2合成NH3反应。其中，Ni的引入和外部配体的部分脱落导致催化剂能够有效抑制副反应提高反应选择性，暴露反应位点诱导团簇内部电子云发生变化，使得NRR具有出色的性能。基于其精确的组成和结构，通过原位傅里叶变换红外光谱和理论计算，对原子水平上的NRR机制提供了深入的见解。相关研究成果在材料领域国际知名期刊《先进功能材料》发表。
在过去的几年里，人们对NRR的电催化进行了大量的研究，但性能仍有待提高。原子精确的金属纳米团簇(NCs)由于其超小的尺寸、丰富的表面位点和离散的电子能级而在催化方面表现出很高的活性，因而受到越来越多的关注。此外，金属纳米团簇具有明确的原子组成和晶体结构，为我们提供了在原子水平上识别催化反应活性位点和揭示反应机理的机会。为了优化纳米团簇的催化活性，调节团簇内部金属核和外部配体是两种重要的策略。因此，金属原子掺杂以及配体的调控对调节金属团簇的催化活性，探究反应机理具有一定的指导意义。
原子精确金属纳米团簇中杂原子和电荷重构对电化学合成氨的影响
本研究提出了一种基于杂原子掺杂和电荷重构来提高金属纳米团簇催化性能的有效策略。电催化氮还原反应可以在常温常压下实现N2向NH3的转化，是有希望替代传统工业上Haber-Bosch合成方法的技术，有助于减少对化石燃料的依赖和温室气体的排放。