I ricercatori hanno presentato una strategia introducendo simultaneamente la vacanza di ossigeno commutabile con la luce e il doping mo in Bi 5 oh 7 Nanofogli di Br per N . fotocatalitico efficiente 2 fissazione. Il fotocatalizzatore modificato ha raggiunto un elevato N 2 fotoattività di fissazione in virtù della posizione ottimizzata della banda di conduzione, maggiore disponibilità di luce, migliorato N 2 adsorbimento e separazione dei portatori di carica. Credito:giornale cinese di catalisi
I ricercatori hanno presentato una strategia per introdurre simultaneamente la vacanza di ossigeno commutabile con la luce e il doping di Mo in Bi 5 oh 7 Nanofogli di Br per N . fotocatalitico efficiente 2 fissazione. Il fotocatalizzatore modificato ha raggiunto un elevato N 2 fotoattività di fissazione in virtù della posizione ottimizzata della banda di conduzione, maggiore disponibilità di luce, migliorato N 2 adsorbimento e separazione dei portatori di carica.
Il problema di ottenere azoto efficiente (N 2 ) riduzione ad ammoniaca (NH 3 ) ha posto una sfida significativa per decenni in quanto il legame N≡N inerte poteva essere difficilmente rotto a causa dell'energia di legame estremamente grande di 940,95 kJ mol –1 . Ad oggi, la fissazione industriale di N 2 a NH 3 è monopolizzato dal processo Haber-Bosch ad alta intensità energetica (673-873 K e 15-25 MPa), che impiega in modo insostenibile il gas naturale per produrre l'idrogeno (H 2 ) materia prima con un enorme consumo di energia da combustibili fossili, portando a una grande quantità di anidride carbonica (CO 2 ) emissione. In tale contesto, fotocatalitico N 2 la riduzione è considerata un modo alternativo sostenibile per NH 3 sintesi da N 2 e acqua in condizioni ambientali.
Però, l'efficienza della maggior parte dei fotocatalizzatori tradizionali è ancora lontana dall'essere soddisfacente principalmente a causa della dissociazione del legame duro dell'inerte N 2 , che risulta dal debole legame di N 2 al materiale catalitico e ulteriore trasferimento di elettroni inefficiente dal fotocatalizzatore negli orbitali antilegame di N 2 . Al fine di promuovere l'efficienza di N 2 fotofissazione, introducendo i centri donatori di elettroni come siti di attivazione catalitica per ottimizzare il N 2 proprietà di adsorbimento e il miglioramento del trasporto di carica fotoeccitata nei catalizzatori è una strategia promettente.
La vacanza di ossigeno (OV) rappresenta il tipo di difetto superficiale più studiato e prevalente per N 2 fissazione. Da una parte, OV può essere facilmente creato per la sua energia di formazione relativamente bassa; d'altra parte, OV può aiutare i fotocatalizzatori a ottenere eccitanti N 2 fotoattività di fissazione in virtù della sua superiorità in N 2 cattura e attivazione. Perciò, un semiconduttore con OV sufficienti può essere favorevole per migliorare il loro N 2 prestazioni di fissazione. Il drogaggio con metalli di transizione (TM) è un altro metodo efficace ampiamente studiato per migliorare la fotoattività di N 2 fissazione, perché le specie TM possiedono la vantaggiosa capacità di legarsi (ed anche funzionalizzare) con N . inerti 2 a basse temperature a causa dei loro orbitali d vuoti e occupati, che può raggiungere il TM-N 2 interazione attraverso "accettazione-donazione" di elettroni. Mo, come elemento critico del centro catalitico nella misteriosa nitrogenasi Mo-dipendente, ha attirato molta attenzione per il N 2 fissazione. A tal fine, I materiali ricchi di OV e drogati con Mo sarebbero i candidati ideali per N 2 fotofissazione. Inoltre, I materiali stratificati di ossibromuro di bismuto (BiOBr) hanno attirato numerose attenzioni a causa delle loro lacune di banda adatte e delle strutture a strati uniche. Per i semiconduttori basati su BiOBr, come Bi 3 oh 4 Br e Bi 5 oh 7 Br, è stato rivelato che OV con elettroni localizzati sufficienti sulla loro superficie facilita la cattura e l'attivazione di N . inerte 2 molecole.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Yi-Jun Xu dell'Università di Fuzhou, La Cina ha riferito che l'introduzione di OV e Mo drogante in Bi 5 oh 7 I nanosheet di Br possono migliorare notevolmente la fotoattività di N 2 fissazione. I fotocatalizzatori modificati hanno mostrato la posizione ottimizzata della banda di conduzione, il maggiore assorbimento della luce, il N . migliorato 2 adsorbimento e separazione dei portatori di carica, che congiuntamente contribuiscono all'elevazione di N 2 fotoattività di fissazione. Questo lavoro fornisce un approccio promettente per progettare fotocatalizzatori con OV commutabili alla luce per N 2 riduzione a NH 3 in condizioni miti, evidenziando l'ampio campo di applicazione dei fotocatalizzatori nanostrutturati basati su BiOBr come N . efficace 2 sistemi di fissaggio. I risultati sono stati pubblicati in Giornale cinese di catalisi .
