电化学N还原反应为传统的Haber-Bosch制NH₃提供了一种代替性方法，人们在以往的研究中发现过渡金属由于对竞争性的HER催化反应活性较高，导致对NRR催化反应活性非常弱，而且反应中N₂与其他反应中间体物种的标度关系非常差。

由于单原子催化剂具有更好的催化活性位点结构以及异常的量子尺寸效应，因此可能克服过渡金属在NRR催化反应中的局限性。有鉴于此，斯威本科技大学Chenghua Sun、新南威尔士大学赵川等报道，通过对氮合成酶中金属-S（M-S）的理解，通过在多孔碳催化剂中合成Fe原子与硫原子的配位结构Fe-S-C位点，能够调控催化活性位点的电子结构，改善NRR催化反应活性。

本文要点：

（1）

通过DFT计算，发现Fe-S-C结构能够实现更强的电子转移、而且非常容易进行配位环境的调控，因此催化剂能够实现显著改善的电催化NRR活性。在-0.1 V vs RHE的过电势实现了6.1±0.9 %的法拉第效率，NH₃的生成率达到8.8±1.3 μg h^-1 mg^-1。

（2）

本文研究结果说明，M-S配位结构是一种改善NRR催化反应活性的重要手段，为设计催化剂提供了一种方法。

参考文献

Muhammad I. Ahmed, Lakshitha J. Arachchige, Zhen Su, David B. Hibbert, Chenghua Sun*, and Chuan Zhao*,Nitrogenase-Inspired Atomically Dispersed Fe–S–C Linkages for Improved Electrochemical Reduction of Dinitrogen to Ammonia, ACS Catal. 2022, 12, 1443–1451

DOI: 10.1021/acscatal.1c05174

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c05174