来源:X-MOL
在温和条件下催化分解氨是绿色制氢的一条有前景的路径。然而,传统金属活性位点上发生的解离式氨分解路径受布伦斯特–埃文斯–波拉尼(BEP)关系限制,该关系导致原子氮(N)的吸附能与N–H键解离能呈反向关联。本文报道了一种负载型钌/氮掺杂氧化铈(Ru/N-CeO₂)催化剂,其突破了上述限制,相较于未掺杂的对照催化剂展现出显著提升的催化活性。进一步研究发现,氮掺杂原子本身可作为独立活性位点,促进一种区别于传统钌主导路径的缔合式反应机制。通过系统的同位素标记实验结合计算模拟,我们阐明了氮位点上的反应机理,并揭示了活性位点的空间位置与催化活性之间存在独特关联:邻近的氮位点表现出最高活性,这挑战了传统认为活性主要源于金属–载体界面位点的观点。尽管氮掺杂常被用于表面改性,但本研究证明其还可通过引入新型活性位点来改变反应机制。这些发现为氨分解反应中催化载体的理性设计提供了重要指导,并为受尺度关系限制的多相催化体系开辟了新的研究方向。