氨是氮肥工业、清洁能源载体及关键化工基础原料，全球超过90%的氨生产依赖高能耗、高碳排放的哈伯-博施法工艺。开发温和条件下绿色合成氨技术对实现“双碳”目标具有重要意义。电催化氮还原反应(NRR)可在常温常压下利用可再生能源驱动，将氮气与水直接转化为氨，为绿色合成氨开辟了新路径。然而，该过程面临氮气分子难以活化、竞争性析氢反应严重等难题，在保持高氨产率的同时获得高法拉第效率，始终是制约该技术发展的关键难题。

针对上述挑战，bbin连环夺宝官网陈玉贞教授团队提出一种新型壳保护策略通过MOF制备了体相铁金属电极材料。即精准调控反应温度、搅拌速率等工艺参数，在MIL88表面均匀外延生长异构的MOF保护壳层，煅烧时外层MOF不仅可原位消除MIL88中残余氧物种，形成的氮掺杂碳层可保护内部铁颗粒不被氧化，最终获得高纯多孔铁粉。所得多孔铁粉中丰富的铁空位增强了对氮气的吸附与活化能力；表面微环境实现了竞争性析氢反应的有效抑制；良好的抗氧化和耐酸性能增加了长期稳定性。电化学测试结果显示，该多孔铁粉在-0.24 V vs. RHE(可逆氢电极)电压下，氨产率达120.05 μg h^-1 mg_cat.^-1，法拉第效率为43.44%，较商业铁粉提升超过20倍。打破了体相过渡金属在电催化NRR合成氨的性能限制。在此基础上，通过调控外层MOF中的金属中心，掺杂了少量钴物种构建出的钴掺杂的铁粉末在7 mA cm^-2电流密度下，氨产率进一步提升至200.50 μg h^-1 mg_cat.^-1，法拉第效率达56.34%。性能超越了大部分NRR电极材料。这一电流密度值在已报道的非贵金属NRR催化剂中处于较高水平，反映出材料在传质与反应动力学方面的显著优势。与常规体相金属电极材料相比，该多孔铁粉通过铁空位的可控构筑与表面化学环境的协同调控，在氮气活化与析氢抑制之间实现了更优平衡。该策略为开发其他对空气敏感但具有高活性的金属提供了新思路。同时，该研究为开发更多体相过渡金属以实现工业级绿色氨合成提供了指导。

相关成果以“Tunable Synthesis of Porous Iron Powder from Fe-based MOFs via Shell-Protection Strategy for Enhanced N₂Electroreduction”为题发表于Angewandte Chemie International Edition期刊上。bbin连环夺宝官网硕士研究生景春雪、刘金香为论文共同第一作者，bbin连环夺宝官网陈玉贞教授、李志波教授为论文共同通讯作者，bbin连环夺宝官网为第一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助。Cite: C. Jing, J. Liu, Y.-Z. Chen and Z. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e2783900.

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2783900