Fe单原子掺杂CuInS₂原子层

近红外合成氨速率94.1 μmol g⁻¹ h⁻¹

Fe单原子触发不对称In-In极化位点对，增强N₂活化，使光催化合成氨拓展至近红外区。

Huimin, Liang · 叶财超 · Wu, Yao · Yezi, Li · 龙冉 · 熊君 · 江伟 · Di, Jun

Materials Today 2025

具体参数

近红外合成氨速率

{'zh': '94.1', 'en': '94.1'} μmol g⁻¹ h⁻¹

紫外-可见合成氨速率

{'zh': '137.4', 'en': '137.4'} μmol g⁻¹ h⁻¹

表观量子效率@380 nm

{'zh': '3.0', 'en': '3.0'} %

表观量子效率@1064 nm

{'zh': '0.6', 'en': '0.6'} %

技术优势

近红外光驱动

Fe掺杂调控表面电荷分布，构建极化中心，使催化剂在近红外光下表现出显著的合成氨速率94.1 μmol g⁻¹ h⁻¹，突破了传统光催化剂的吸收限制。

极化位点活化N₂

不对称In-In极化位点对与N₂的两个N原子产生差异化相互作用，增强了N₂的吸附与活化，降低决速步能垒。

活性显著提升

在紫外-可见光下，Fe-CuInS₂的N₂-NH₃转化速率达137.4 μmol g⁻¹ h⁻¹，约为纯CuInS₂的6.8倍。

应用场景

• 近红外光催化：利用近红外光驱动化学反应，替代传统高能耗热催化过程。
• 光催化合成氨：在温和条件下将N₂还原为NH₃，规避高温高压哈柏法。
• 人工光合成：模拟自然光合作用，将太阳能转化为化学能储存。
• 单原子催化剂：通过单一金属原子提升活性与选择性，降低贵金属用量。