电化学氮气还原作为一种高效绿色的氨气合成方法已经收到了广泛的关注,但是该方法确长时间受制于较低的法拉第效率以及选择性。本工作中,一种分离的双金属Fe-Ru单原子催化剂被锚定在氮掺杂的碳纳米棒组成的空心球上。该催化剂表现出了29.3%的法拉第效率以及43.9 ug h−1 mg−1的产氨速率。对比试验以及同位素追踪实验均表明合成的氨气来源于体系中氮气的电化学还原过程。理论计算证明催化剂中Fe原子位点为氮气还原的活性位点。更重要的是,本工作证明了分离的单原子之间也存在着明显的协同作用。本催化剂中的Fe位点的电子结构受到附近Ru原子的影响,其d带中心向费米能级方向移动使其获得了更强的氮气吸附能力,从而提高了催化剂的氮气还原能力。