In₂O₃/ZnIn₂S₄ 异质结光催化剂

光固氮产氨 18.1 mg·L⁻¹

利用氧空位与S型电荷分离的协同效应，在模拟太阳光下高效光固定氮气产氨，活性和稳定性均优于单一组分。

Zhang, Jin · Pan, Zihao · Yang, Ying · Wang, Pengfei · Pei, Chenyang · 陈伟 · 黄国波

Chinese Journal of Catalysis 2022

具体参数

氨产量

{'zh': '18.1 ± 0.77', 'en': '18.1 ± 0.77'} mg·L⁻¹

技术优势

产氨量远超单组分

得益于氧空位与S型电荷分离的协同作用，50 wt% In₂O₃/ZnIn₂S₄的产氨活性显著优于纯In₂O₃和纯ZnIn₂S₄。

2小时产氨18.1 mg·L⁻¹

优化的50 wt% In₂O₃/ZnIn₂S₄样品在模拟太阳光下照射2小时，氨产量达到18.1 ± 0.77 mg·L⁻¹。

活性物种是•CO₂⁻自由基

捕获实验与EPR证实，光固氮性能与•CO₂⁻自由基高度相关，而非光生电子，尤其在甲醇作空穴牺牲剂时。

稳定性与高活性兼备

该杂化光催化剂在光固氮反应中表现出良好的稳定性和高活性，适合作为太阳光驱动人工固氮的催化剂。

应用场景

• 人工光合成：在常温常压下模拟自然光合作用，将氮气转化为氨，实现太阳能到化学能的存储。
• 绿色合成氨：以太阳光为能源、氮气和水为原料，替代高温高压的传统哈伯法，实现低碳合成氨。
• 环境光催化：通过光催化反应将大气中的氮气转化为可利用的氨，减少对化石燃料的依赖，降低碳排放。