由于scaling線性關(guān)系和競(jìng)爭(zhēng)性HER的限制，設(shè)計(jì)將N₂有效電還原為NH₃的催化劑以及反應(yīng)機(jī)制研究仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

鄭州大學(xué)許群、賈瑜和新南威爾士大學(xué)趙川以及伍倫貢大學(xué)陳俊等構(gòu)建了具有大面積面內(nèi)S空位的特殊亞單層MoS_2-x結(jié)構(gòu)(SM-MoS_2-x)， 使得N₂能夠解離和動(dòng)態(tài)氫化。

原子分辨率AC-STEM 和計(jì)算模擬顯示S空位區(qū)域的壓縮應(yīng)變，這增加了金屬豐度并進(jìn)一步豐富了周圍的電子密度。實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果表明，大面積的面內(nèi)S空位可以通過(guò)調(diào)節(jié)它們對(duì)氮中間體的親和力來(lái)調(diào)節(jié)其催化性能，從而規(guī)避了超低總能壘和過(guò)電位催化N₂電還原中的吸附自由能scaling線性關(guān)系。

計(jì)算研究表明，氮中間體與特殊亞表面的動(dòng)態(tài)結(jié)合使N₂從“側(cè)面”活化并打破了scaling線性關(guān)系，有利的*NH₃遷移在亞單層區(qū)域上進(jìn)一步降低了整體NRR能壘。此外，H的相對(duì)強(qiáng)吸附抑制了HER并有利于NRR的PCET。

Building of sub-monolayer MoS_2-x structure to circumvent the scaling relations in N₂-to-NH₃ electrocatalysis. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120615