近日，我校轻工与食品工程学院王双飞院士团队闵斗勇教授课题组在木质纤维素功能材料电催化氮还原方面取得新进展，相关研究成果以“O-Induced Diatomic Fe–Mo Mimetic Enzyme for Efficient Electrocatalytic Nitrogen Reduction at Universal pH”为题，发表在Journal of the American Chemical Society上。该论文的第一作者为我校轻工与食品工程学院2022级博士研究生余源元，通讯作者为轻工与食品工程学院教授闵斗勇、副教授何千以及中国科学院高能物理研究所研究员尹文艳，广西大学为第一通讯单位。该论文实现了轻工与食品工程学院以第一通讯单位在Journal of the American Chemical Society发表论文的突破，也是轻工技术与工程学科在国际具有重要影响力期刊上发表高水平研究成果的又一重大突破。

电催化氮还原反应（ENRR）为绿色制氨提供了有潜力的路径，但仍受限于催化剂活性与选择性低的问题。尽管单原子催化剂（SACs）在模仿酶活性中心方面取得进展，但存在活性位点单一、电子结构调控受限等瓶颈。双原子催化剂（DACs）凭借双金属协同效应和可调配位环境，可突破线性标度关系、实现高效催化。

天然固氮酶依赖金属活性位点实现高效N₂活化，但其对O敏感和操作条件苛刻，限制了其工程应用。该团队受到植物根瘤菌固氮机制的启发，利用碳化木材中的O诱导原子限域效应，精确调控Fe–Mo双原子位点的局部微环境，模拟固氮酶的金属活性中心及辅助构建单元，构建出了在宽pH范围内具有高效NH₃产率的双原子催化剂。该催化剂融合了生物质来源的3D多孔骨架、类固氮酶的活性中心构型以及优异的电子传输与反应物扩散能力，展现出生物启发策略与木质纤维素功能材料设计在人工固氮领域的深度融合。

图1. FeMo-CDW（CT-3h）模拟酶催化剂的合成与应用示意图

图2. FeMo-CDW DAC的ENRR性能

该研究得到国家自然科学基金委、广西壮族自治区科技厅、广西大学的资助和广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室等平台的支持。