2021年9月2日，張佳楠課題組題為《Boosting Nitrogen Reduction to Ammonia on FeN4 Sites by Atomic Spin Regulation》的文章在Advanced Science雜志上正式發表！
目前，電子調控工程被認為是提高電催化劑活性的有效方法。為了探討自旋對電催化反應的作用，在這項工作中，我們設計了異質單原子 (h-SA) NRR電催化劑，以揭示過渡金屬中 3d 軌道的自旋轉變對于氮還原反應（NRR）活性的影響。結果表明，Mo SAs的添加調整了Fe SAs的3d軌道電子排列，導致Fe的自旋態發生變化，從而促進N2活化過程。
有以下幾個亮點：
1. 通過低溫熔融聚合成功合成了雙金屬原子分散的聚酞菁鐵鉬（FeMoPPc）。
2. 添加Mo SAs后，成功改變了Fe的自旋態，從高自旋（dxy2dyz1dxz1dz21dx2-y21）變為中自旋（dxy2dyz2dxz1dz21），Fe的未配對電子減少，有利于π的反向貢獻，促進與*N2未配對電子成鍵，從而加速第一步氫化過程。
3. 自旋狀態改變引起Fe位點電荷密度增加，促進了N2的吸附。同時，Mo位點上吸附的H中間體可通過氫氣溢流輔助N2加氫。
4. 與具有高自旋 FeN4的FePPc和具有MoN4的MoPPc相比，具有中自旋FeN4的FeMoPPc的法拉第效率分別比他們高出2.0和9.0倍，NH3產率分別高出2.0和17.2倍，優于許多報道的Fe基和Mo基催化劑。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202102915
DOI：10.1002/advs.202102915