缺硫ZnIn₂S₄/CeO₂异质结

纯水高效固氮

将硫空位缺陷工程与S型电荷转移相结合，显著促进载流子分离并降低氮气解离能垒，拓展光吸收至近红外区，实现纯水中高效光催化合成氨。

Wang, Weikang · Mingxiu, Wang · Bie, Chuanbiao · Qihang, Tian · 朱成章 · Zhang, Jianjun · Wang, Lele · 刘芹芹

Journal of Materials Science and Technology 2026

具体参数

氨产率

{'zh': '462', 'en': '462'} μmol g⁻¹ h⁻¹

空气下氨产率

{'zh': '123', 'en': '123'} μmol g⁻¹ h⁻¹

空气中效率保持率

{'zh': '27', 'en': '27'} %

技术优势

电荷分离更高效

S型异质结界面内建电场将电子与空穴空间分离，同时保留强氧化还原能力。

氮氮三键更容易打开

硫空位作为富电子位点，降低氮氮三键解离能垒。

近红外也能吸光

硫空位将光吸收拓展至近红外区域，提高太阳光利用率。

空气里也能合成氨

在空气气氛中仍能保持27%的氨产率（123 μmol g⁻¹ h⁻¹），环境适应性强。

应用场景

• 光催化合成氨：在纯水中以太阳能驱动合成氨，替代高温高压哈伯法。
• 人工固氮：利用异质结与缺陷工程活化惰性N₂，实现温和条件下人工固氮。
• 光催化能量转化：将太阳能转化为化学能储存于氨分子中，拓展光催化能量转化途径。
• 缺陷工程光催化剂：利用硫空位缺陷调控能带与反应路径，为设计高性能缺陷光催化剂提供范例。
• 绿色氨合成：以水和空气为原料、阳光为能源生产氨，实现低碳绿色合成。