开发高效的单原子催化剂(SACs)用于固氮反应具有重要意义，同时也是一个巨大的挑战，目前对有效控制SACs极化电场策略的缺乏极大地限制了SACs的活性和选择性。
　　在本文中，中国科学技术大学江俊教授等课题组利用第一性原理计算，报道了夹在六方氮化硼(h-BN)和石墨烯片层之间的单个过渡金属(TM)原子(即BN/TM/G)材料，其可作为电化学氮还原反应(NRR)的高效SAC。这些三明治结构可实现稳定和可调节的界面极化场，使TM原子能够将电子供给到相邻的B原子作为活性中心。结果表明，B原子部分占据的pz轨道可以与N2的反键态形成B-to-N π-back键，从而削弱N≡N键。此外，h-BN表面不强不弱的电场也进一步促进了N2的吸附和活化。研究发现，BN/TM/G体系的NRR催化活性与TM原子上的正极化电荷程度相关。特别地，BN/Ti/G和BN/V/G催化剂具有较高的稳定性，优异的能量效率和抑制竞争性的析氢反应。

　　Shaobin Tang, Qian Dang, Tianyong Liu, Shiyong Zhang, Zhonggao Zhou, Xiaokang Li, Xijun Wang, Edward Sharman, Yi Luo, and Jun Jiang. Realizing a Not-Strong-Not-Weak Polarization Electric Field in Single-Atom Catalysts Sandwiched by Boron Nitride and Graphene Sheets for Efficient Nitrogen Fixation. J. Am. Chem. Soc. 2020. DOI:10.1021/jacs.0c09527
　　文章来源：能源学人