Los investigadores han presentado una estrategia al introducir simultáneamente la vacante de oxígeno conmutable por luz y el dopaje mo en Bi 5 O 7 Nanohojas de Br para N fotocatalítico eficiente 2 fijación. El fotocatalizador modificado ha alcanzado niveles elevados de N 2 fotoactividades de fijación gracias a la posición optimizada de la banda de conducción, disponibilidad de luz mejorada, mejorado N 2 adsorción y separación del portador de carga. Crédito:Revista China de Catálisis
Los investigadores han presentado una estrategia para introducir simultáneamente la vacante de oxígeno conmutable por luz y el dopaje de Mo en Bi 5 O 7 Nanohojas de Br para N fotocatalítico eficiente 2 fijación. El fotocatalizador modificado ha alcanzado niveles elevados de N 2 fotoactividades de fijación gracias a la posición optimizada de la banda de conducción, disponibilidad de luz mejorada, mejorado N 2 adsorción y separación del portador de carga.
El problema para lograr una eficiencia de nitrógeno (N 2 ) reducción a amoniaco (NH 3 ) ha planteado un desafío significativo durante décadas, ya que el enlace N≡N inerte difícilmente podría romperse debido a la energía de enlace extremadamente grande de 940,95 kJ mol –1 . Hasta la fecha, la fijación industrial de N 2 a NH 3 está monopolizado por el proceso de Haber-Bosch, que consume mucha energía (673-873 K y 15-25 MPa), que emplea gas natural de forma insostenible para producir el hidrógeno (H 2 ) materia prima con un enorme consumo de energía procedente de combustibles fósiles, dando lugar a una gran cantidad de dióxido de carbono (CO 2 ) emisión. En este contexto, fotocatalítico N 2 La reducción se considera una forma alternativa sostenible para el NH 3 síntesis de N 2 y agua en condiciones ambientales.
Sin embargo, La eficiencia de la mayoría de los fotocatalizadores tradicionales está todavía lejos de ser satisfactoria, principalmente debido a la fuerte disociación del N inerte. 2 , que resulta de la unión débil de N 2 al material catalítico y una mayor transferencia de electrones ineficaz del fotocatalizador a los orbitales antienlazantes de N 2 . Para promover la eficiencia de N 2 fotofijación, introduciendo los centros donantes de electrones como los sitios de activación catalítica para optimizar el N 2 Las propiedades de adsorción y la mejora del transporte de carga fotoexcitada en los catalizadores es una estrategia prometedora.
La vacancia de oxígeno (OV) representa el tipo de defecto superficial estudiado más ampliamente y prevalente para N 2 fijación. Por un lado, OV se puede crear fácilmente por su energía de formación relativamente baja; por otra parte, OV puede ayudar a los fotocatalizadores a obtener N emocionantes 2 fotoactividad de fijación en virtud de su superioridad en N 2 captura y activación. Por lo tanto, un semiconductor con suficientes VO puede ser favorable para mejorar su N 2 rendimiento de fijación. El dopaje con metales de transición (TM) es otro método eficaz ampliamente investigado para mejorar la fotoactividad de N 2 fijación, porque las especies de TM poseen la ventajosa capacidad de unirse (e incluso funcionalizarse) con N inerte 2 a bajas temperaturas debido a sus orbitales d vacíos y ocupados, que puede lograr la TM-N 2 Interacción vía "aceptación-donación" de electrones. Mes, como un elemento crítico del centro catalítico en la misteriosa nitrogenasa dependiente de Mo, ha atraído mucha atención para la N 2 fijación. Para tal fin, Los materiales ricos en OV y dopados con Mo serían candidatos ideales para N 2 fotofijación. Además, Los materiales de oxibromuro de bismuto en capas (BiOBr) han atraído numerosas atenciones debido a sus espacios de banda adecuados y estructuras de capas únicas. Para semiconductores basados en BiOBr, como Bi 3 O 4 Br y Bi 5 O 7 Br, Se ha revelado que OV con suficientes electrones localizados en su superficie facilita la captura y activación de N inerte 2 moléculas.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Yi-Jun Xu de la Universidad de Fuzhou, China informó que la introducción de VO y dopante Mo en Bi 5 O 7 Las nanohojas de Br pueden mejorar notablemente la fotoactividad de N 2 fijación. Los fotocatalizadores modificados han mostrado la posición optimizada de la banda de conducción, la absorción de luz mejorada, la N mejorada 2 separación del portador de carga y adsorción, que conjuntamente contribuyen a la elevación de N 2 fotoactividades de fijación. Este trabajo proporciona un enfoque prometedor para diseñar fotocatalizadores con OV de luz conmutable para N 2 reducción a NH 3 en condiciones suaves, destacando el amplio alcance de aplicación de los fotocatalizadores nanoestructurados basados en BiOBr como N eficaz 2 sistemas de fijación. Los resultados fueron publicados en Revista china de catálisis .
