实现高效氮(N2)还原为氨(NH3.)几十年来一直是一个重大的挑战,因为惰性的N≡N键很难断裂,因为键能非常大,为940.95 kJ mol1.
到目前为止,N2对NH3.是由能源密集型的Haber-Bosch工艺(673-873 K和15-25 MPa)垄断的,该工艺不可持续地使用天然气来制造氢气(H2)的原料与巨大的能源消耗从化石燃料,导致大量的二氧化碳(CO2)排放。在此背景下,光催化N2减少氨氮被认为是一种可持续的替代方法3.从N合成2以及环境条件下的水。
然而,大多数传统的光催化剂的效率还远远不能令人满意,这主要是由于惰性N的硬键解离2,这是由于N的弱结合2并进一步将低效率的电子从光催化剂转移到N的反键轨道2.为了提高氮的利用效率2通过引入供电子中心作为催化活化位点来优化N2催化剂的吸附性能和改善光激发电荷传输是一个很有前景的策略。
氧空位(OV)是氮表面缺陷中研究最广泛、最普遍的类型2固定。一方面,OV的生成能量较低,易于生成;另一方面,OV能辅助光催化剂获得激发态N2由于其在N2捕获和激活。因此,具有足够OVs的半导体可能有利于提高其N2固定的性能。过渡金属(TM)掺杂是提高氮的光活性的另一种被广泛研究的有效方法2由于TM具有与惰性N结合(甚至功能化)的优势2在低温下,由于它们的空的和被占据的d轨道,可以实现TM-N2交互通过“acceptance-donation”电子。Mo作为神秘的Mo依赖固氮酶催化中心的关键元素,引起了人们的广泛关注2固定。为此,富ovs和钼掺杂材料将成为氮掺杂的理想候选材料欧洲杯足球竞彩2photofixation。此外,层状氧化溴化铋(BiOBr)材料因其合适的带隙和独特的层状结构而受到广泛关注。欧洲杯足球竞彩对于基于biobr的半导体,如Bi3.O4Br和Bi5O7结果表明,表面有足够局域电子的OV有利于惰性N的捕获和活化2分子。
最近,中国福州大学徐怡君教授领导的研究小组报道了在铋中引入OVs和Mo掺杂剂的研究5O7Br纳米片能显著提高氮的光活性2固定。改性后的光催化剂表现出优化了导带位置、增强了光吸收、改善了N2吸附和载流子分离共同促进了N的升高2固定感光。这一工作为N2减少NH3.在温和的条件下,突出了纳米biobr基光催化剂作为有效N2固定系统。研究结果发表在催化学报(https://doi.org/10.1016/s1872 - 2067 (21) 63837 - 8).
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