氨是工业中最常见的化学品之一。为此，全世界使用了约1%~2%的电能，并产生了约1.5%~2%的CO₂。因此，在较为温和的条件下开发高效的催化剂用于合成氨具有重要意义。

近日，阿卜杜拉国王科技大学Jean-Marie Basset报道了以酞菁为原料制备了具有不同Fe/Co比的高效氨合成Fe/Co催化剂，其中Fe−Co双金属纳米粒子嵌入到多孔碳−氮基质中。

文章要点

1）实验结果显示，与单金属Fe基催化剂相比，将高达20%wt的Co加入到Fe催化剂中导致活性提高了40%。有趣的是，即使在低温(350 ℃)下，催化剂也表现出优异的活性。

2）研究发现，最有效的6K−FePc₈₀CoPc₂₀催化剂的表观活化能（E_a）为29 kJ·mol⁻¹，表明N²在低温下易于活化。深入的动力学研究表明，在Fe催化剂中引入Co，通过弱化各种NH_x物种，极大地调节了催化剂的表面。

3）密度泛函理论（DFT）计算证实了在Fe表面引入25% Co的热力学可行性。这表明，Co在表面的存在吸引了邻近Fe中心的负电荷，使暴露的Fe中心变得中性，更有利于双金属K₂O/Co−Fe催化剂上的N2活化，并显示出比原始K₂O/Fe催化剂更热力学上可行的能量分布。

参考文献

Rohit K. Rai, et al, Iron−Cobalt-Based Materials: An Efficient Bimetallic Catalyst for Ammonia Synthesis at Low Temperatures ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.1c05078

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05078