近期，固體所環境與能源納米材料中心采用摻雜氧誘導策略構筑的富含磷空位缺陷的磷化亞銅催化劑，在電催化固氮的性能與機理探究方面取得進展。相關結果以全文形式發表在Journal of Materials Chemistry A 雜志上。 

　　增強催化劑活性與選擇性的關鍵是如何在催化劑表面合理設計與構筑針對特定催化反應的活性位點，其中通過缺陷工程改變催化劑的物理化學性質，調節催化劑對反應物或反應中間體的吸附與活化過程，是光/電催化研究領域的重要研究方向。空位缺陷就是其中一種比較常用的手段，空位缺陷可作為催化反應的活性中心進一步增強催化劑的內在性能。其中陰離子空位缺陷工程由于可以增加活性位點的數目，同時對催化劑的電子結構和材料帶隙具有很好的調節作用，從而提高催化劑的性能而受到廣泛的關注。然而當前大多數陰離子空位研究集中在氧空位缺陷上，主要是因為其較低的形成能，而具有較高形成能的硫、氮和磷陰離子空位缺陷卻少有報道，這是因為較高形成能的陰離子空位催化劑結構穩定性相對較差；但是從理論計算的結果來看，各種氮硫空位缺陷的催化劑對氮氣的吸附與活化都顯示出很好的活性。因此，在催化劑上構筑較高形成能的陰離子空位缺陷，同時也保證材料的穩定性和高催化活性是科研工作者一直追求的目標。 

　　為此，研究人員通過摻雜氧誘導的策略，成功地合成了具有豐富表面磷空位的氧摻雜磷化亞銅納米片（圖a）。電化學實驗表明：在-0.3 V （相較于標準氫電極）條件下，其合成氨產率為28.12 μg h^-1 cm^-2（圖b），法拉第效率為17.5%，該性能約為純磷化亞銅催化劑的3.4倍。進一步采用理論計算深入探究了磷空位缺陷對于合成氨反應的作用機理，研究結果顯示：純的磷化亞銅雖然可以吸附氮氣，但是無法對N₂進行進一步加氫，所以在實驗上表現出固氮性能較差。當表面有空位存在時，空位作為親電中心更利于與富電子的氮氣結合，從而有利于固氮性能的提升。本工作為設計和構筑具有陰離子空位缺陷的高效電化學固氮催化劑提供了一種有效策略，對于實驗和理論設計都具有一定的指導意義。 

　　該項工作得到了安徽省青年項目自然科學基金和中國博士后科學基金項目的資助。 

　　文章鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/c9ta13135c#!divAbstract 

　　圖1. (a) 催化劑構筑示意圖；(b) 不同催化劑電極電催化合成氨與水合肼的產率；(c) 摻雜氧誘導磷離子缺陷位電催化合成氨反應路徑示意圖。