目前氨合成的催化反应机理依赖于解离或结合两种途径，即吸附的N2直接解离或逐步加氢，直到通过缔合吸附释放出NH3而被破坏。
近日，日本国家材料科学研究所（NIMS）Hideo Hosono，日本科学振兴机构（JST），上海交通大学Tian-Nan Ye报道了稀土金属氮化物载体（如CeN）在低温下对钴基催化剂（Co/CeN）上的氨合成有很好的促进作用。
文章要点
1）在反应过程中，CeN载体表面容易产生氮空位（VN），N2分子在表面VN位点被活化，然后与Co颗粒上解离的H*通过缔合机制反应生成NHx物种。
2）在CeN载体上，VN的形成实现了低功函数（约2.6 eV），使CeN向Co提供电子，从而通过解离机制促进了N2在负载的Co金属上的解离。
3）这项研究首次报道了在同一催化剂上同时发生这两种机制。缔合和解离途径的结合使Co/CeN催化剂的活性大大提高，远远超过其他Co和Ni基催化剂，甚至高于一些已报道的Ru基催化剂。
参考文献
Tian-Nan Ye, et al, Dissociative and Associative Concerted Mechanism for Ammonia Synthesis over Co-Based Catalyst, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06657
https://doi.org/10.1021/jacs.1c06657
