氨（NH3）是一种非常重要的化工原料，在合成纤维、塑料、尿素、染料、医药等领域有着广泛的用途。由于NoN共价三键的键能（940.95 kJ mol-1）较高，氮气分子在大气条件下具有超高的稳定性，使NH3的合成面临巨大挑战。目前工业上采用的Haber-Bosh工艺，不仅反应条件苛刻，而且能耗高并有大量二氧化碳气体产生。近年来，电化学固氮被认为是一种很有前途的人工合成氨方法。实现高效电化学固氮的核心是设计合理的电催化剂，该催化剂应具有优异的氮吸附和活化能力，选择性催化6电子氮还原反应（NRR），并对析氢反应（HER）表现出强的抑制作用。
基于此，固体所研究人员通过配位调控策略构筑了氧配位的钼单原子电催化剂材料。对活性炭进行活化，再通过钼源吸附、高温热解和酸洗等处理，成功制备了氧配位的Mo单原子催化剂（Mo-SAs/AC）。活性炭表面丰富的含氧官能团可以有效捕获Mo前驱体，同时作为Mo单原子的配位位点，形成Mo-Ox键。Mo-SAs/AC催化剂对N2还原反应（NRR）表现出高的催化活性，在电位位置为–0.40 V (vs. RHE，可逆氢电位)的0.1 M Na2SO4电解质溶液中，NH3产率为2.55 ± 0.31 mg h-1 mgMo-1，其法拉第效率（FE）为57.54±6.98%，同时，催化剂呈现出良好的稳定性和耐久性。分析发现，催化剂中的Mo-Ox位点是导致其高NRR催化活性的关键。该研究工作有助于设计和发展基于氧配位的高活性氮还原单原子催化剂。
该项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金面上项目和合肥研究院院长基金的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1039/D1CC01455B。
图1.（a）Mo-SAs/AC的TEM图；（b）和（c）Mo-SAs/AC的球差校正的HAADF-STEM图；（d）EDS能谱图。
图2.（a）Mo-SAs/AC的氮气吸附-脱附等温线和孔径分布曲线；（b）K边X射线精细吸收谱；（c）Mo、MoO3 和Mo-SAs/AC的扩展X射线吸收精细结构谱；（d）Mo-SAs/AC中Mo 3d的XPS谱线。
图3. （a）Mo-SAs/AC在Ar或N2饱和的0.1 M Na2SO4溶液中的LSV曲线；（b）Mo-SAs/AC在不同电位下反应2h的氨产率和法拉第效率；（c）Mo-SAs/AC在-0.40 V（vs. RHE）反应10h的i-t曲线；（d）循环6次的氨产率和法拉第效率。
