气-液切换反应系统

常温常压合成氨

常温常压下驱动金属氧化物作为氮载体实现化学循环氨合成，避免了传统高温工艺的苛刻条件。

Yunfan, He · Lulu, Zhang · Li, Fangfang · 刘建新 · 李瑞 · 王建成

Energy and Environmental Sciences 2026

具体参数

氨产率

{'zh': '1.48 ± 0.03', 'en': '1.48 ± 0.03'} mmol g⁻¹ h⁻¹

表观量子产率

{'zh': '5.31', 'en': '5.31'} %

太阳能到氨效率

{'zh': '0.40', 'en': '0.40'} %

相比单一光催化过程的提升倍数

{'zh': '49.3', 'en': '49.3'} fold

技术优势

室温常压即可运行

气-液切换设计利用反应物相态变化调控表面覆盖，在环境条件下即可完成氮化和表面更新，无需加热。

性能超越单一光催化

相比单一光催化过程，氨产率提升49.3倍，证明化学循环与光催化的结合显著提高了反应效率。

载体材料廉价易得

TiO₂、MoO₃、NiO等普通金属氧化物均可作为氮载体，避免了复杂氮载体的设计与合成。

太阳能利用效率明确

太阳能到氨效率达0.40%，表观量子产率5.31%（400 nm），为光驱动合成氨的能量转化提供了基准。

应用场景

• 绿色合成氨：常温常压下实现绿氨生产，替代高温高压的哈伯法工艺。
• 光催化固氮：通过化学循环策略克服光催化固氮的动力学和热力学限制，提高氨产率。
• 氮载体材料：证明普通金属氧化物可作为高效氮载体，拓宽了氮载体材料的选择范围。