南洋理工大学Nature Commun：FeTeSe纳米片的反应驱动产生应力增强电催化还原硝酸盐合成氨

纳米技术

2025-04-22

铁的硫族化合物FeM（M=Se、Te）是具有前景的磁性材料和超导材料，受到深入的研究，但是，由于在电化学反应过程中阴离子会发生溶解和氧化，FeM（M=Se、Te）作为电催化剂一直并未得到重视。

有鉴于此，南洋理工大学颜清宇教授、吴冬霜教授、新加坡科技研究局(A*STAR) Man-Fai Ng研究员等报道使用二维2D FeTeSe纳米片，能够将传统上认为的局限性（阴离子会发生溶解和氧化）可以得到利用，在碱性低浓度硝酸盐还原反应NO₃⁻RR中，实现了反应驱动的各向异性面内拉伸应变和面外压缩应变的原位生成。

本文要点：

（1）

重构的催化剂表现更优异的性能，能够以接近100%的法拉第效率合成氨，并且产率高达42.14 ± 2.06 mg h⁻¹ mg_cat⁻¹。

通过一系列的同步辐射原位X射线测试，以及离线的非原位表征，结合理论计算，表明应变的形成归因于部分Se/Te溶解出所产生的硫族空位，这些空位促进了电解质中OH⁻/NO₃⁻的吸附和解离，从而形成了一个掺有O(H)的应变晶格。结合电化学和理论计算的研究表明，优异的催化性能来自暴露的应变铁（Fe）位点和表面羟基的协同作用。

（2）

这些发现凸显了二维过渡金属硫族化合物在电化学反应过程中进行原位结构工程设计的潜力，能够增强硝酸盐还原NO₃⁻RR以及其他反应的催化活性。

参考文献

Liu, J., Xu, Y., Duan, R. et al. Reaction-driven formation of anisotropic strains in FeTeSe nanosheets boosts low-concentration nitrate reduction to ammonia. Nat Commun 16, 3595 (2025). 

DOI: 10.1038/s41467-025-58940-x

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58940-x