大连理工大学刘安敏课题组以封面文章报道了一种锚定在Ti₃C₂ MXene载体上的RuFe双金属催化剂，用于电催化氮气还原制氨表现出优异的电化学性能，其最佳的氨产率为40.79 μg h^-1 cm^-2，最高的法拉第效率为15.25%。该成果扩展了MXene材料在电化学合成氨中的应用。

电化学氮还原反应（NRR）作为一种在环境条件下将N₂还原为NH₃的新兴技术，实现CO₂零排放，具有设备简单、反应可控以及绿色环保等优势，为解决工业Haber-Bosch法合成NH₃带来的能源和环境问题提供了新思路。然而，N₂在电解液中的溶解度低、N≡N三键结构稳定难以活化断裂，需要较大的阴极过电势推动NRR过程，但竞争析氢反应（HER）的过电势通常比NRR低、H原子比N₂分子更容易吸附在催化剂表面，使HER竞争反应难以克服，导致现有NRR合成NH₃的产率与法拉第效率很低。因此，开发高活性、高选择性的NRR电催化剂成为提高电化学合成氨效率的关键。

近日，大连理工大学刘安敏课题组发表ChemCatChem封面文章，报道了通过简单的液相还原法在Ti₃C₂ MXene载体上制备RuFe双金属纳米颗粒（RuFe@MXene）并用于NRR的相关研究。研究小组发现，得益于MXene的优异物理化学特性以及Ru和Fe之间的协同效应，RuFe@MXene复合材料可以在环境条件下高效地合成氨。电催化NRR活性研究表明，在Ru:Fe比例为3:7时，所得Ru_0.3Fe_0.7@MXene复合催化剂在-0.4 V（vs. RHE）下的NH₃产率和法拉第效率分别达到40.79 μg h^-1 cm^-2和15.25%，其性能显著高于之前报道的Ru@MXene催化剂。此外，该催化剂还表现出卓越的电化学稳定性。

通过密度泛函理论（DFT）计算了MXene、Fe@MXene、Ru@MXene和RuFe@MXene的态密度（DOS）和分波态密度（PDOS），探讨RuFe的协同效应对MXene基催化剂NRR性能的影响。MXene的主要作用是防止双金属纳米粒子的堆积，既可以维持反应空间，缓解活性位点的拥挤，又可以提高金属利用率。理论上，RuFe@MXene复合材料将具有优异的NRR性能。

该工作证明了双金属MXene基催化剂在电催化领域中的巨大应用价值，并将进一步推动电催化NRR合成NH3的研究。

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