近日，我意昂俞建勇院士及丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊在纖維狀黑磷基雙活性催化劑用於室溫固氮領域的研究取得重要進展，相關成果以“黑磷量子點在黑二氧化錫納米管表面的穩定自組裝：一種堅固的雙活性電催化劑實現高效固氮”（Stable Confinement of Black Phosphorus Quantum Dots on Black Tin Oxide Nanotubes: A Robust, Double-Active Electrocatalyst toward Efficient Nitrogen Fixation, DOI: 10.1002/anie.201908415）為題🎥，發表在化學領域的著名期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）上，該論文第一作者為劉一濤研究員🧜♀️，通訊作者為丁彬研究員。
通過Haber–Bosch法合成氨奠定了現代有機化工業的基礎，然而這一方法依賴高溫高壓進行人工固氮👷🏼♀️，能耗高🦹🏼♂️、汙染大。在這一背景下，電催化室溫固氮應運而生——它是一種可持續🧶⚪️、無汙染、經濟🚝、安全的合成氨新技術。目前室溫固氮的催化劑主要采用貴金屬😎，其空的d軌道可以接受N≡N三鍵的電子從而削弱N≡N三鍵的鍵能。然而貴金屬稀有的資源和昂貴的價格無法滿足工業化合成氨的需求🪸，因此開發高性能、低成本的催化劑在世界範圍內已成為研究熱點🧑🏼🔧。
面向這一挑戰🕴🏻，研究團隊報道了一種新型非金屬催化劑——黑磷量子點▫️。為進一步提升其催化性能🤷♀️，他們通過低溫還原法合成出富含氧空位的纖維狀黑二氧化錫，並通過配位自組裝均勻地負載黑磷量子點👨🏼💻。黑二氧化錫具有優異的電導率及催化活性🧟♀️，可以作為一種活性基體參與到電催化過程中🔯。此外，Sn–P配位鍵的形成有利於載流子的界面傳輸，並能提升結構穩定性。由於二者間的協同效應，所製備的纖維狀雙活性催化劑表現出顯著提升的氨產率（48.87 μg h–1 mgcat–1）及法拉第效率（14.6%）👨🏿🍼。同時🧖🏻，該催化劑在持續電解12小時後仍具有優異的催化活性，為開發下一代高性能、低成本的室溫固氮催化劑開拓了新生面🕚。
（纖維狀雙活性催化劑的微觀形貌及其電催化固氮性能）
該研究成果得到了國家自然科學基金、上海市自然科學基金🚨🕵🏻♂️、紡織面料教育部重點實驗室基地建設項目的大力資助。
論文鏈接🍞：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201908415
