中科院合肥物理所张海民教授领导的研究小组报告了他们发现十二硫醇修饰金属铑(Rh)用于高效电催化氮(N2)制氨.据该团队称，他们在这项研究中应用的界面工程方法非常有助于开发用于在环境条件下合成氨的高效氮还原反应(NRR)电催化剂。相关结果发表在NanoResearch上。

与反应条件苛刻、能耗高的Haber-Bosch氨合成工艺相比，电催化NRR可在常温常压下进行，氢气来源为水。因此具有重要的科研价值和工业应用可行性。

然而，氮的非偶极和低溶解度使其难以吸附在催化剂表面并被活化。此外，电解质是一种天然的质子来源。与N2相比，水分解产生的质子活化能较低，因此反应位点更容易被质子占据。NRR的活性位点数量减少，导致氨产率降低。

在本研究中，十二烷硫醇改性的Rh是通过简单的饱和十二烷硫醇气相水热反应和低温热解工艺制备的。Rh表面的疏水性十二硫醇分子产生立体位阻效应，抑制了水分子或H+向金属表面的扩散，有利于N2的吸附，从而提高了NRR的选择性。

此外，密度泛函理论计算表明，十二硫醇改性后表面氢(H*)覆盖率和NRR反应能垒均降低，从而大大提高了NRR性能。

本研究为金属-有机界面和H*覆盖对电化学NRR活性的影响提供了新的见解。