2020年1月，我室学术带头人张礼知教授课题组已在电催化合成氨领域取得重要突破。氨气是制备肥料等其它化工产品的重要原料。Haber-Bosch反应是目前工业合成氨最主要的方法，但它反应条件苛刻，消耗大量化石燃料且污染环境。电催化合成氨利用可持续电能常温常压、水相体系合成氨，有望成为Haber-Bosch反应的替代过程。以氮气为反应气的电催化合成氨过程，氮气还原过程能垒高，导致电催化合成氨选择性低、产氨速率低。因此，设计高效活化、削弱N≡N化学键的电催化材料是该领域的关键科学问题。张礼知教授团队提出单原子界面极化策略以促进N≡N活化、断裂。将过渡金属原子精确沉积到单层硫化钼表面，构筑了高曲率“凸起物”型单原子催化结构。该结构向外释放强电场，极化氮气，诱导产生界面极化场，促进电子注入氮气反键轨道，实现了高效电催化还原氮气合成氨（图1）。相关结果于2月13日发表在Cell Press旗下期刊Chem上（Chem 2020, 6, 885-901），并被选为2020年4月Chem封面论文。