扭曲CoP4构型单原子催化剂

侧向吸附高效固氮

通过碳缺陷与磷掺杂协同调控，将氮气吸附模式从端位切换为侧向，显著降低活化能垒。

Wu, Xi · 张斌 · 田健 · Wai-Yeung, Wong · 章福祥

Angewandte Chemie - International Edition 2024

具体参数

产氨速率

{'zh': '1249.5', 'en': '1249.5'} μmol h⁻¹ g⁻¹

表观量子产率

{'zh': '3.51', 'en': '3.51'} %

N₂吸附能

{'zh': '-1.40', 'en': '-1.40'} eV

N–N键长

{'zh': '1.20', 'en': '1.20'} Å

技术优势

无牺牲剂照样高产

扭曲CoP₄位点使N₂通过酶促路径被高效转化，无需任何空穴牺牲剂。

吸附模式强制侧躺

碳缺陷与磷掺杂协同导致电荷重分布，将N₂吸附从端位扭转为侧位，并大幅拉长N–N键。

应用场景

• 光催化合成氨：以太阳光为唯一驱动力，零碳排放生成绿氨。
• 人工光合固氮：模仿自然界固氮酶侧位吸附机制，实现常温常压人工固氮。
• 光催化氮肥：原位将N₂和水转化为NH₃，直接为作物提供氮肥。