氨氣催化分解制氫技術是指在固體催化劑的作用下將氨氣轉化為清潔燃料氫氣。這項技術不僅可以消除氨氣的大氣污染，而且提供了一種解決質子交換膜燃料電池電極中毒的有效途徑。目前研究發現貴金屬Ru和Ir對氨氣脫氫分解反應具有最高的催化活性，但是由于貴金屬成本高、資源稀缺，難以大規模開發利用。碳化鎢（WC）具有和Pt相似的d帶電子密度態，作為一種潛在的能夠替代貴金屬氨分解催化材料而被廣泛研究。目前文獻報道了氨氣在WC表面吸附分解的實驗研究,然而氨氣在WC表面上吸附的電子結構本質和催化分解機理尚不清楚。

江西理工大學周陽副教授課題組采用密度泛函理論（DFT）并結合周期平板模型的方法，分別研究了NH3在以W為終止的碳化鎢表面（W-WC）和以C為終止的碳化鎢表面（C-WC）的吸附和分解反應機理。相關論文以題為First-principles insights intoammonia decomposition on WC (0001) surface terminated by W and C發表在Applied Surface Science。

理論計算研究結果表明：（1）以W為終止的WC（0001）面為最穩定的表面；（2）各組分在脫氫過程中的吸附能呈現如下趨勢：NH3< NH2?< NH < N。其中各組分在C-WC表面通過氮原子的孤對電子優先吸附在頂位top位，而在W-WC表面的吸附以top和hcp為主；（3）過渡態結果表明復合反應脫附為整個反應的限速步驟，以C為終止的碳化鎢表面更適合作為氨氣催化分解反應的催化劑；（4）電子結構計算結果表明，NH3分子及其片段通過其N?原子的2pz軌道與底物W的5dz2軌道混合吸附于表面。隨著脫氫反應的進行，電荷轉移現象變得逐漸明顯，吸附質和底物之間的電荷轉移在加速氨氣脫氫催化過程中發揮重要作用。

圖1（a）C-WC和（b）W-WC的俯視圖和吸附位點

圖2WC（0001）的表面能()與化學勢之間的關系圖

圖3（a）N-N復合反應和（b）H-H復合反應的能量圖