近年来，化学与材料科学学院黄玉成教授课题组在材料计算领域取得系列进展。

目前，合成氨工业在很大程度上依赖于Haber-Bosch过程。然而这一过程需要高温高压，且产生大量的CO₂温室气体，导致大量的能量消耗和严重的环境不友好。电化学固氮（NRR）将空气中的N₂和水分别作为氮和质子的来源，通过多个渐进质子化步骤，能在温和条件下实现绿色固氮。

黄玉成课题组在前期对二维GaSe材料的缺陷尺寸工程影响NRR性能做了充分研究后（Inorg. Chem. 2020, 59, 4858），近日又基于密度泛函理论的计算和模拟，系统地研究了石墨炔(GDY)上负载的Mo_x(x=1−4)催化的NRR催化性能。结果表明，N₂通过“接受−捐赠”机制被有效地吸附在衬底上，这一机制可通过N₂的吸附吉布斯自由能与Mo−N和N-N的键长或相应的ICOHP值之间的良好多元线性回归来深入理解。根据设计的筛选标准，发现Mo₃@GDY对NRR具有较高的选择性和稳定性。预测的起始电位仅−0.32V。与单原子、双原子和四原子催化剂相比，三原子金属团簇催化剂的优越电催化性能将为探索新一代电化学催化剂提供机遇。这一研究成果以“Screening a Suitable Mo Form Supported on Graphdiyne for Effectively Electrocatalytic N₂ Reduction Reaction: From Atomic Catalyst to Cluster Catalyst”为题发表在化学领域期刊《物理化学快报》上（J. Phys. Chem. Lett., 2020, 11, 8128）。

上述工作第一作者均为安徽师范大学2018级物理化学专业研究生李梦圆，黄玉成教授为通讯作者，安徽师范大学为唯一完成单位。该研究得到国家自然科学基金和安徽省杰出青年科学基金的资助。

此外，该课题组对具有内在偶极的二维材料在电子结构、压电性能、光解水等领域做了系列研究，并取得了一定的进展（Nanoscale Horiz., 2019, 4, 480.；J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 13203；J. Catal., 2019, 373, 67）。这些结果有望对进一步调控光、电催化性能提供思路。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.0c00131

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.0c02354.