近期，清華大學材料學院呂瑞濤研究組和清華大學深圳國際研究生院李佳研究組一起介紹了碳化二鉬-二氧化鉬（Mo2C-MoO2）异質結構量子點高效電催化氮還原産氨的最新研究結果。Mo2C-MoO2@RGO作爲電催化氮還原反應（NRR）催化劑之所以能展現出良好的綜合性能，主要是因爲量子點的尺寸效應和Mo2C-MoO2异質結構的協同效應。
隨著“碳達峰，碳中和”目標的提出，開發綠色環保的合成氨方法對于節能减排意義重大。目前，工業上合成氨的方法主要是Haber-Bosch工藝，但該技術通常需要在高溫高壓下進行，所以能量消耗巨大以及溫室氣體排放較多。相比Haber-Bosch法，NRR産氨技術雖然條件更爲溫和及環保，但是由于氮氣的吸附和活化極爲困難，且存在析氫反應（HER）作爲主要的競爭反應，NRR電催化劑的産氨速率和法拉第效率都相對較低。
爲了解决上述的問題，研究者構建了還原氧化石墨烯（RGO）負載的Mo2C-MoO2异質結構量子點（Mo2C-MoO2@RGO），其有望同時提升法拉第效率和産氨速率，從而綜合提高電催化NRR性能。
研究表明，Mo2C-MoO2异質結構可以發揮兩者之間的協同效應，抑制HER競爭反應的同時促進N2的吸附和活化。RGO可以充分發揮載體效應，充分分散催化劑，同時促進電荷轉移，提升催化劑導電性。因此，Mo2C-MoO2@RGO展現出了良好的NRR綜合性能。
Mo2C-MoO2@RGO催化劑主要是通過水熱和煆燒兩步法來製備的。通過改變水熱製備過程中(NH4)6Mo7O24ž4H2O和GO的比例可以調控催化劑的尺寸，當(NH4)6Mo7O24ž4H2O和GO的比例爲5/1可以得到量子點尺寸的催化劑。通過改變煆燒溫度可以調控量子點催化劑的成分：不經煆燒處理的催化劑物相爲MoO2，750℃煆燒處理可以得到Mo2C-MoO2异質結構，900℃煆燒處理所得催化劑物相爲Mo2C。因此，通過調控實驗參數就可以得到Mo2C-MoO2异質結構量子點。
該研究成果以“Mo2C-MoO2 Heterostructure Quantum Dots for Enhanced Electrocatalytic Nitrogen Reduction to Ammonia”爲題發表在國際期刊ACS Nano上。
