日本东北大学研究团队在电催化领域取得重要突破，成功开发出利用外部磁场调控单原子催化剂(SAC)自旋状态的新技术。这项发表在《纳米快报》的研究成果显示，该技术可使氧析出反应的磁电流强度提升至2880%，为清洁能源和环境保护领域的催化技术发展开辟了新途径。

研究团队采用创新的磁场调控方法，通过改变钌基单原子催化剂的电子自旋态，成功优化了反应中间体的吸附和解吸过程。东北大学先进材料研究中心(WPI-AIMR)的郝力教授指出："磁场诱导的自旋态调控使我们能够精确控制催化反应过程，这种方法比传统催化剂改性技术更具可调控性。"实验数据显示，在磁场作用下，催化剂的氨产率达到38 mg L-1 h-1，法拉第效率在200小时内稳定保持在95%以上。

这项技术的核心突破在于实现了对催化剂电子结构的精准调控。研究团队结合先进的表征技术和理论计算，详细阐明了磁场影响催化性能的机制。当施加外部磁场时，催化剂会向高自旋状态转变，这种状态变化显著改善了硝酸盐的吸附能力，从而大幅提升反应效率。与未加磁场的相同催化剂相比，性能提升效果十分显著。

该研究成果具有广泛的应用前景，特别在氨合成和废水处理领域潜力巨大。氨作为重要的化工原料和潜在能源载体，其绿色合成技术备受关注。郝力教授补充道："更高效的生产工艺意味着更低的能源消耗和成本，这将直接惠及化肥生产和废水处理等行业。"研究团队已将相关数据收录于数字催化平台(DigCat)，这是目前全球最大的实验与计算催化数据库之一。

这项研究不仅提供了实用的催化剂设计新思路，还深化了对磁场-自旋态-催化性能关系的理论认识。未来，研究团队计划将该技术拓展至其他重要催化反应体系，并探索其工业化应用的可行性。这一创新方法有望推动电催化技术向更高效、更可持续的方向发展。

更多信息： Xingchao You 等，《磁场诱导单原子催化剂自旋跃迁在硝酸盐电解制备氨中的应用》，《纳米快报》(2025)。期刊信息： Nano Letters