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氮气作为大气中最为丰富的资源，将其转化为含氮化合物对人类的生产和生活具有重要意义。而氮气的N≡N三键键能极大，难于活化或断裂，目前工业仍然主要采用传统的高温高压工艺进行固氮。因此，实现温和条件下高效固氮是科学家们长期以来的梦想。近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员江凌和副研究员谢华团队利用光电子能谱实验方法，研究了异双核金属团簇FeV^–与氮气的反应机理，揭示了FeV^–可在室温下断裂N≡N三键，为无机和生物固氮的研究和开发提供了新的思路。相关成果发表在JACS Au。

大连化物所供图

江凌和谢华研究团队一直致力于金属团簇与N₂反应机理方面的研究工作。在前期相关研究的基础上，团队采用激光溅射团簇源的方式产生了FeVN₂^–负离子，并获得其丰富的电子结构信息，结合量化计算确定了其稳定的四元环结构。研究表明，FeV^–可在室温条件下有效地活化并裂解N₂，其自然电荷实现了由FeV^–向N₂发生转移。

该结果揭示了异核双金属原子协同活化N₂的反应机理，为高效固氮提供了新的策略。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00143