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• 陳萍，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員，清潔能源應(yīng)用“儲(chǔ)氫”材料領(lǐng)域研究專家。1997年畢業(yè)于廈門大學(xué)化學(xué)系，獲博士學(xué)位，在新加坡國(guó)立大學(xué)從事研究至2008年回國(guó)。2009年入選遼寧省第五批“百千萬人才工程”的百人層次；2010年當(dāng)選第二屆“大連市歸國(guó)留學(xué)人員創(chuàng)業(yè)英才標(biāo)兵”并獲“中國(guó)僑聯(lián)僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”；2011年獲“中國(guó)科技部十一五國(guó)家科技計(jì)劃執(zhí)行突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”，12月獲第八屆“中國(guó)青年女科學(xué)家獎(jiǎng)”稱號(hào)。

陳萍研究員從事儲(chǔ)氫材料及多相催化研究10余年，開創(chuàng)了金屬氮基化合物和金屬氨基硼烷兩類儲(chǔ)氫材料體系；首次提出了正氫與負(fù)氫的作用機(jī)制，并將其應(yīng)用于儲(chǔ)氫材料的設(shè)計(jì)開發(fā)；先后在《Nature》，《Science》，《Nature Materials》等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文90余篇，文章引用5000余次。先后獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金（2012），中國(guó)青年女科學(xué)家獎(jiǎng)（2011），新加坡國(guó)立大學(xué)青年科學(xué)家獎(jiǎng)（2007），新加坡淡馬錫青年科學(xué)家獎(jiǎng)（2006）等諸多獎(jiǎng)項(xiàng)。

這篇Nature Chemistry是陳萍團(tuán)隊(duì)繼堿金屬氫化物成功用于儲(chǔ)氫（Nature, 2002, 420, 302）和催化氨分解（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 2950）之后的又一新成果。該工作共同第一作者為大連化物所博士研究生王培坤和常菲。

過渡金屬上氨的催化合成是多相催化研究中的“領(lǐng)頭羊反應(yīng)”（“Bellwether reaction”），該研究不僅奠定了合成氨的工業(yè)基礎(chǔ)，而且極大地推動(dòng)了當(dāng)代催化和表面科學(xué)領(lǐng)域理論和技術(shù)的發(fā)展。氨的合成是放熱反應(yīng)，由于動(dòng)力學(xué)阻力過大，工業(yè)催化合成氨須在高溫高壓（350-500 °C，50-200 atm）下才能有效實(shí)施，能耗很高。

低溫、低壓、高效催化劑的開發(fā)是降低合成氨能耗的關(guān)鍵，也是近百年來催化工作者從未停止追求的目標(biāo)。表面科學(xué)和理論計(jì)算研究結(jié)果表明：在過渡金屬表面上進(jìn)行的基元反應(yīng)，反應(yīng)能壘與反應(yīng)物種NHx（x = 0,1,2）的吸附能之間存在著限制關(guān)系（Scaling relations），導(dǎo)致在單一的過渡金屬催化中心上難以實(shí)現(xiàn)氨的低溫合成。 

針對(duì)上述問題，陳萍研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將氫化鋰作為第二組分引入到催化劑中，構(gòu)筑了“過渡金屬—?dú)浠嚒边@一雙活性中心復(fù)合催化劑體系，通過如下三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)了氨的低溫催化合成：1. N2分子在過渡金屬（TM）表面解離吸附生成TM-N物種；2. LiH與TM-N作用使N原子從過渡金屬活性中心向LiH轉(zhuǎn)移生成Li-N-H物種，再生TM活性位；3.  Li-N-H物種加氫放氨再生LiH活性位。雙活性中心的構(gòu)筑使N2和H2的活化及N和NH/NH2物種的吸附發(fā)生在不同的活性中心上，從而打破了反應(yīng)能壘與吸附能之間的限制關(guān)系，使氨的低溫、低壓合成成為可能。 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，由于LiH的介入，第一周期過渡金屬及其氮化物（從VN到Ni）均顯示出較高的活性。尤其是CrN-、Mn4N-、Fe-和Co-LiH等，在350 °C下其催化活性顯著優(yōu)于現(xiàn)有的鐵基和貴金屬釕基催化劑。需要指出的是，F(xiàn)e-LiH和Co-LiH在150 °C即表現(xiàn)出可觀量的氨合成催化活性，證明了雙中心作用機(jī)制下氨的低溫合成。該復(fù)合催化劑體系中，LiH明顯不同于傳統(tǒng)的堿金屬添加劑，即其直接作為活性中心而非電子助劑參與催化過程。這一結(jié)果亦為長(zhǎng)期具有爭(zhēng)議的堿金屬助劑在合成氨中的作用機(jī)制問題提供了新的視角。

總結(jié)：陳萍團(tuán)隊(duì)提出了“雙活性中心”這一催化劑設(shè)計(jì)理論，并由此開發(fā)了“過渡金屬—?dú)浠嚒边@一雙活性中心復(fù)合催化劑體系。雙活性中心的構(gòu)筑使N2和H2的活化及N和NH/NH2物種的吸附發(fā)生在不同的活性中心上，從而打破了反應(yīng)能壘與吸附能之間的限制關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了氨的低溫催化合成