近日，我所郭达意博士在合成氨研究方向取得新突破。其研究成果以“First-principles study of TM₃ single-cluster catalysts for electrocatalytic nitrogen reduction”为题，发表在国际能源科学领域权威期刊、中科院二区期刊《International Journal of Hydrogen Energy》（影响因子：8.3）上。该论文以我校为第一署名单位，郭达意博士为第一作者。

利用密度泛函理论（DFT）计算，研究了一系列三聚体过渡金属（TM = V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni）簇负载于石墨相氮化碳（g-CN）上的单簇催化剂（SCCs），记作TM₃/g-CN，用于e-NRR。在六个候选催化剂中，Ni₃/g-CN和Cr₃/g-CN表现出极高的e-NRR性能，极限电位分别为−0.50 V和−0.58 V。结果表明，*N₂在TM₃/g-CN催化剂（TM: Ni和Cr）上的吸附强度高于*H和*H₂O，并通过酶促途径促进其转化为NH₃，从而表现出良好的e-NRR选择性。同时，对Ni₃/g-CN和Cr₃/g-CN催化剂进行了从头分子动力学模拟，结果显示两种候选模型在500 K下经过20 ps仍能保持完整结构，展示出长期稳定性，突显其作为e-NRR有前景SCCs的潜力。本研究为高性能电催化剂在氢储存中合成NH₃的开发提供了理论见解和设计指导。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2026.153680