Advanced Science:含Bi助催化剂的肖特基结水相N2光还原制氨

氨是地球生命赖以生存的支柱,也是现代有机合成中最基本的物质之一。近年来,光催化还原N2合成氨引起了广泛的研究兴趣。但是,由于N2在催化剂表面的吸附较弱、N≡N键解离能高以及金属表面竞争性析氢等因素,水相中光催化还原N2生成氨效率较低。针对这些问题,湖南大学张楠教授、解修强副教授、吴振军教授等人通过水热法在BiOBr半导体骨架上沉积具有低析氢活性的Bi纳米颗粒助催化剂,构建了用于水相光催化N2合成氨的Bi/BiOBr肖特基结光催化剂。Bi的引入不仅促进了光生电子-空穴对的分离,同时也增加了N2的吸附和活化,从而促进水相中的光催化还原N2产氨效率,合成的Bi/BiOBr产氨率比单独BiOBr高近65倍。在TiO2体系中,进一步验证了双功能Bi助催化剂引导单向电子流向N2还原反应活性位点促进光催化N2合成氨的作用。本研究对挖掘金属-半导体复合材料在水相光催化还原N2合成氨方面的潜力具有一定的启发意义。

Yewei Huang et al. Schottky Junctions with Bi Cocatalyst for Taming Aqueous Phase N2 Reduction toward Enhanced Solar Ammonia Production. Advanced Science, 2021.

https://doi.org/10.1002/advs.202003626