電気触媒窒素還元のためのアモルファスバイオックスの分散クラスターのBi p軌道を活性化する

主なグループの金属に基づく触媒戦略は、遷移金属触媒の触媒よりも著しく進行しておらず、潜在的に実り多い研究の未開発の領域を残しています。ここでは、アモルファスバイオックスの原子分散クラスターの構築中のBi 6Pエネルギーレベルの変調のための効果的なアプローチを示しています。BI酸化状態は、窒素固定活性に強く影響を与えるために提案されており、Bi2+イオンの半分占有性PZ軌道は、不活性N2分子への電子注入に対して非常に効率的です。N2を吸着および活性化するのに十分な触媒部位を使用すると、N2と触媒の間の結合をその場に特定することができます。この触媒は、NH3生産における優れたファラデー効率（約30％）と高収量（約113μgMg-1 CAT）を示し、水溶液中の既存の触媒のほとんどを上回っています。これらの結果は、マルチエレクトロン反応の触媒のためのPブロック要素の可能性を開発するための基礎を築きます。

Catalytic strategies based on main group metals are significantly less advanced than those of transition metal catalysis, leaving untapped areas of potentially fruitful research. We here demonstrate an effective approach for the modulation of Bi 6p energy levels during the construction of atomically dispersed clusters of amorphous BiOx . Bi oxidation state is proposed to strongly affects the nitrogen fixation activity, with the half-occupied pz orbitals of the Bi2+ ions being highly efficient toward electron injection into the inert N2 molecule. With sufficient catalytic sites to adsorb and activate N2 , the bonding between N2 and catalyst is able to be in situ identified. The catalyst shows an outstanding Faraday efficiency (≈30 %) and high yield (≈113 μg h-1  mg-1 cat ) in NH3 production, outperforming most of the existing catalysts in aqueous solution. These results lay the basis for developing the potential of p-block elements for catalysis of multi-electron reactions.