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目前氨合成的催化反應機制依賴于解離或締合途徑，其中吸附的N₂直接離解或逐步氫化，直到通過締合吸附釋放NH₃后被破壞。

因此，日本國家材料科學研究所Hideo Hosono、日本科學振興機構Masaaki Kitano和上海交通大學葉天南等提出了在負載Co的稀土氮化物催化劑(Co/CeN)上合成氨的締合和解離的協同機制。

稀土金屬氮化物載體能夠有效促進低反應溫度下通過Co基催化劑(Co/CeN)合成氨。在反應過程中，CeN載體表面容易產生氮空位(V_N)，隨后N₂分子在表面V_N位點被活化，然后與Co顆粒上解離的H*通過締合機制反應生成NH_x物種。

另外，CeN向Co提供電子，從而通過解離機制促進了N₂在負載的Co金屬上的解離。

綜上，吸附的N₂可以在Co金屬和氮化物載體上活化，從而導致優異的低溫催化性能。

表面低功函數(2.6 eV)特性與CeN載體上表面氮空位的協同作用產生了N₂的雙重機制，與迄今為止報道的Co基催化劑相比，活化能大大降低(45 kJ·mol^-1)，這導致在溫和條件下可以有效合成氨。

Dissociative and associative concerted mechanism for ammonia synthesis over Co-based catalyst. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c06657

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JACS: 鈷基催化劑合成氨的解離和締合協同機制

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