【摘要】 总而言之，这项工作提供了一个新的设计策略，涉及拓扑缺陷和相应的大极化围绕Ru单原子，以提高催化NRR性能。

氨是化学品、肥料和能量储存的有效原料。电催化氮还原反应（NRR）是一种替代的，高效的，清洁的氨生产技术，相对于传统的Haber-Bosch方法。单醇催化剂在NRR领域被广泛研究。然而，关于如何精确地调节单金属原子位点的配位环境以提高催化NRR性能的结论非常有限。

 

在此，Zhiya Han等[1]报告了一个5，7元碳环包含多孔碳（PC）的单原子钌包埋PC的制备。作为电催化剂，此类材料表现出令人惊讶的有前途的催化NRR性能，NH3产率高达67.8 ± 4.9 μg h−1 mgcat −1，法拉第效率为19.5 ± 0.6%，超过了大多数报道的单原子NRR催化剂。

 

扩展的X射线吸收精细结构表明拓扑缺陷的存在使Ru−N键从1.48 Å增加到1.56 Å，调节了单原子Ru活性位点的配位环境。密度泛函理论计算的结果表明，N2在被拓扑缺陷包围的单原子Ru上的吸附使N ′ N键扩展到1.146 Å，削弱了N ′ N的强度，使其对NRR敏感。

 

总而言之，这项工作提供了一个新的设计策略，涉及拓扑缺陷和相应的大极化围绕Ru单原子，以提高催化NRR性能。这种概念也可以应用于许多其他种类的用于能量储存和转化的催化剂。

 

总之，开发了一种方法来调节Ru−N4−C的电子构型，以提高其催化能力，通过拓扑缺陷富集的单Ru嵌入PC。所获得的单原子SA-Ru@NAC具有优异的NRR性能，NH3产率为67.8 ± 4.9 μg h−1 mgcat −1，FE为19.5 ± 0.6%，超过了许多已报道的单原子材料。

 

理论计算表明，优化电子结构的SA-Ru@NAC材料在反应中能更剧烈地拉伸NN键的长度（1.146 Å），降低了键能，促进了N2的活化。这种活性中心金属原子第二壳层拓扑缺陷碳改性策略可以提供一种提高许多新兴M−N−C电催化剂电催化性能的通用方法。

 

[1] Han Z , Huang S , Zhang J ,et al.Single Ru 4 Site-Embedded Porous Carbons for Electrocatalytic Nitrogen Reduction[J].[2023-08-09].

 

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