目前工業氨合成主要是通過在高溫高壓反應條件下的Haber-Bosch工藝進行，該工藝消耗大量的能耗且對環境也造成巨大的危害。因此，設計具有高活性和低成本的催化劑被認為是在溫和條件下實現大規模制氨的關鍵。基于此，北京交通大學王熙課題組使用密度泛函理論(DFT)計算和微動力學模型研究了稀金屬合金，以揭示它們對氨合成的催化性能。

實驗結果表明，N₂分子最初以端接構型吸附在SAA上，必須轉變為端接構型才能進行解離反應，并且根據中間體的位點偏好，SAA上的加氫反應可分為三種途徑。研究人員以*N原子的形成能作為活度描述符，根據線性標度關系，計算出所有其他中間體和過渡態的能量。利用微動力學模型中的比例關系，生成的活動火山圖表明Nb/Ag SAA在SAA中具有最高的氨合成活性。

為了打破SAA上獲得的原始比例關系所施加的限制并追求更高的性能，對二聚體合金進行了建模和研究：與SAAs相比，二聚體合金的氨合成活性顯著提高。最活躍的二聚體合金Mo₂/Ag，在工業條件下甚至比Ru更活躍。相比之下，對于*N-N過渡態形成能較低的二聚體合金，將SAA比例關系朝有利的方向修改能夠獲得更高的TOF，這意味著合金中的整體設計對氨合成活性改善的影響。更重要的是，這些活性稀合金催化劑在合成氨的反應條件下非常穩定，在工業應用中具有很大的應用前景。

Understanding and Modifying the Scaling Relations for Ammonia Synthesis on Dilute Metal Alloys: From Single-Atom Alloys to Dimer Alloys. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c00745