郑州大学许群/徐松团队Inorg. Chem. | 金属-金属多重键调控双原子间距,实现高效电催化合成氨
英文原题：Dual-Atomic Ruthenium Interdistance Mediated by Metal–Metal Multiple Bonds for Electrocatalytic Nitrate Reduction Optimization
通讯作者：许群、徐松（郑州大学）
作者：Chuang Wu, Bo Gao, Wending Hu, Song Xu*, Wenzhuo Wu, Qun Xu*
伴随着人类社会对水体富营养化等环境问题的重视及可持续合成氨路径的需求，电催化硝酸根还原合成氨成为了化学研究领域的热点前沿之一。然而，作为典型的弱配体之一，硝酸根与催化剂金属中心的结合较弱，是限制硝酸根还原反应的重要瓶颈之一。得益于螯合效应和稳定的五元环结构，硝酸根在双金属中心上的双齿桥联（bidentate bridging）配位模式在热力学上更稳定，在理论上更利于硝酸根在金属中心上的结合（图1）。其中，双金属催化体系中金属-金属间距的精准调控，是实现硝酸根双齿桥联配位的重要前提，也是学界面临的重要挑战。
图1. 硝酸根与金属中心的常见配位模式：Bidentate bridging, Monodentate, Bidentate chelating。
在双金属配合物的分子体系中，金属-金属间距可通过金属-金属键级（Metal-metal bond order）实现精准调控。受此启发，郑州大学许群、徐松等通过改变Ru2配合物前驱体的Ru-Ru键级（Ru-Ru B.O.），制备了具有不同Ru-Ru间距的Ru基双原子催化剂（Ru2-DAC），为硝酸根底物在Ru-Ru位点上的双齿桥联配位奠定了良好基础。具体地，通过以含有不同Ru-Ru键级的Ru2配合物为前驱体（Ru=Ru（B.O. = 2.5）和Ru-Ru（B.O. = 1）），实现了Ru2-DAC中Ru-Ru间距的有效调节（Ru=Ru/DAC、Ru-Ru/DAC中，Ru-Ru间距分别为2.73 Å、3.50 Å）（图2）。
图2. Ru=Ru/DAC和Ru-Ru/DAC的Ru-Ru间距及电子结构表征。
根据理论计算，相较于Ru-Ru/DAC，Ru=Ru/DAC中的Ru-Ru间距更接近硝酸根双齿桥联配位的最佳距离（约2.70 Å），对硝酸根结合更强，更利于硝酸根底物在Ru=Ru/DAC中Ru-Ru位点上的结合。实验研究发现，Ru=Ru/DAC在中性条件下具有优越的电催化硝酸根还原活性（产率：3.48mgNH3 h-1 mgcat-1，法拉第效率：在-0.3 V vs. RHE时为95%），显著优于Ru基单原子催化剂（Ru/SAC）及Ru-Ru/DAC对照组。
图3. Ru=Ru/DAC及对照组的电催化硝酸根还原产物及中间体表征。
总结
本研究首次通过调控配合物前驱体中的金属-金属多重键，在双原子体系中实现了双金属位点间距的精准调控，显著促进了硝酸根底物的吸附及电催化硝酸根还原反应。本论文发表于Inorganic Chemistry 上，唯一通讯单位为郑州大学河南先进技术研究院，硕士研究生吴闯、副研究员高波为本文共同第一作者。许群教授、徐松助理教授为本文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金等经费的资助和支持。
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Dual-Atomic Ruthenium Interdistance Mediated by Metal–Metal Multiple Bonds for Electrocatalytic Nitrate Reduction Optimization
Chuang Wu, Bo Gao, Wending Hu, Song Xu*, Wenzhuo Wu, Qun Xu*
Inorg. Chem. 2026, 65, 17, 9559–9567
https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.6c00962
Published April 16, 2026
© 2026 American Chemical Society
通讯作者介绍
许群，郑州大学河南先进技术研究院党委书记，二级教授，博士生导师。1999年博士毕业于中国科学院化学研究所，随后在德国Karlsruhe研究中心进行博士后工作。2001年回国加入郑州大学材料科学与工程学院，组建了郑州大学绿色化学功能材料实验室。近年来许群课题组围绕利用绿色化学手段设计合成新型功能性材料及在能源转化和储存中的应用进行了深入系统的研究，形成了特色鲜明的研究方向。近5年作为通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Nat. Commun.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Small等学术期刊发表SCI收录论文100余篇，有多篇论文被ESI列为全球前1%高被引论文和前0.1%热点论文。主持国家自然科学基金河南省联合基金重点项目1项和面上项目3项，以第一完成人获河南省科技进步二等奖3项和河南省自然科学奖二等奖1项，荣获国务院政府特殊津贴、中国青年女科学家奖提名奖、中原科技创新领军人才、感动中原大年度人物等荣誉。
徐松，郑州大学河南先进技术研究院助理教授，2012年毕业于四川大学，2019年博士毕业于美国印第安纳大学，随后在美国加州大学欧文分校开展博士后工作。于2021年加入郑州大学河南先进技术研究院许群教授课题组。目前主要从事配位化学及二维纳米材料交叉领域研究工作。以通讯作者/第一作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.、Inorg. Chem.，J. Catal.，Chem. Commun.，ChemSusChem等期刊发表论文15篇，主持河南省自然科学基金面上项目等多项科研项目。
（本稿件来自ACS Publications）
