科研学术

　　近日，电子科技大学光电信息学院李小飞副教授在J. Am. Chem. Soc.（美国化学会志）上发表了题为Conversion of dinitrogen to ammonia by FeN3-embedded graphene（利用嵌有FeN3的石墨烯进行氮转氨）的论文。李小飞首次提出自旋极化活化氮的新方法，并找到一种新型模型材料，有望在常温常压条件下实现氮转氨。李小飞副教授是该论文的第一作者兼通讯作者，电子科技大学为第一单位及通讯单位。

　　李小飞及其合作者，运用从头算方法，针对当前工业固氮制氨必须在高温高压条件下进行且能量转换效率极低等问题展开研究。结果发现氮掺杂可有效增强石墨烯化学活性，使其能稳固地负载铁原子，形成具有极强自旋极化特性的单原子催化中心，可有效活化惰性氮分子并使其转化为氨。相关成果对单原子催化剂设计具有重要指导意义，并为工业上最终实现常条件固氮产氨提供了一种新的思路和方案。

图注：高自旋极化在固氮产氨过程中起关键作用

　　氮元素对生命极为重要。大气虽然富含氮气，却只能被含固氮酶的生物直接利用，其他物种则不能利用。固氮产氨在生物、化学和环境等学科中具有重要意义。工业上通常采用氢气与氮气反应实现产氨：N2+H2->NH3。由于氮气的极强惰性，反应只能在高温高压和催化条件下进行，致使只有少量能量可有效转存。当前工业固氮产氨效率低下且极不环保，李小飞副教授等认为既然生物可实现常温常压固氮产氨，工业上也是完全可能的。通过研究，李小飞副教授等人找到了石墨烯上单原子铁这种具有强自旋极化特征的催化中心，可在常温常压条件反射有效活化惰性氮，并可经由多种反应路径实现转氮为氨。该项研究成果有助于采用量子力学从自旋极化角度深刻理解生物酶的机理，可促使催化理论的进一步发展。

　　李小飞于2012年和2013年分别获得湖南大学物理学和瑞典皇家理工生物工程学双博士学位，现为电子科技大学光电信息学院邱琪教授团队成员，主要进行光电材料及器件的研究，从事纳米材料生成机理、光电催化性能，纳米分子器件光电输运性能及机理，以及量子信息与通信等领域的教学研究工作。已在J. Am. Chem. Soc.、 Sci. Rep.、 Nanoscale、 Appl. Phys. Lett.及J. Phys. Chem. C等国际学术期刊上发表高质量SCI论文60余篇。

　　J. Am. Chem. Soc.是国际化学领域最具影响力的老牌综合性TOP期刊，系JCR一区，2015年影响因子为13.038。

　　相关链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b04778