近日，我所分子反应动力学国家重点实验室团簇光谱与动力学研究组（2506组）江凌研究员和谢华副研究员团队利用光电子能谱实验方法，研究了异双核金属团簇FeV–与氮气的反应机理，揭示了FeV–可在室温下断裂N≡N三键，为无机和生物固氮的研究和开发提供了新的思路。
氮气作为大气中最为丰富的资源，将其转化为含氮化合物对人类的生产和生活具有重要意义。氮气的N≡N三键键能极大（约226kcal/mol），难于活化或断裂，目前工业仍然主要采用传统的高温高压Haber-Bosch工艺进行固氮。因此，实现温和条件下高效固氮是科学家们长期以来的梦想。
江凌和谢华研究团队一直致力于金属团簇与N2反应机理方面的研究工作。在前期相关研究（Angew. Chem. Int. Ed.，2017；J. Phys. Chem. Lett.，2022；Inorg. Chem.，2023）的基础上，该团队采用激光溅射团簇源的方式产生了FeVN2–负离子，并获得其丰富的电子结构信息，结合量化计算确定了其稳定的四元环结构。研究表明，FeV–可在室温条件下有效地活化并裂解N2，其自然电荷实现了由FeV–向N2发生转移。该结果揭示了异核双金属原子协同活化N2的反应机理，为高效固氮提供了新的策略。
相关成果以“Dinitrogen Activation by Heteronuclear Bimetallic Cluster Anion FeV– in the Gas Phase”为题，发表在JACS Au上。该工作的第一作者是我所2506组联合培养研究生杜世虎。以上研究工作得到了科技部科技创新2030重大项目、国家自然科学基金委“动态化学前沿研究”科学中心项目、中科院青促会、大连相干光源专项基金等项目的资助。（文/图 杜世虎）
