Fotossíntese de amônia ambiente aprimorada usando nanofolhas com vacâncias de oxigênio comutáveis por luz
p Os pesquisadores apresentaram uma estratégia ao introduzir simultaneamente vacância de oxigênio comutável por luz e modo de dopagem em Bi 5 O 7 Nanofolhas Br para N fotocatalítico eficiente 2 fixação. O fotocatalisador modificado atingiu N elevado 2 fotoatividades de fixação em virtude da posição otimizada da banda de condução, maior disponibilidade de luz, N melhorado 2 adsorção e separação do portador de carga. Crédito:Chinese Journal of Catalysis
p Os pesquisadores apresentaram uma estratégia para introduzir simultaneamente vacância de oxigênio comutável por luz e dopagem de Mo em Bi
5 O
7 Nanofolhas Br para N fotocatalítico eficiente
2 fixação. O fotocatalisador modificado atingiu N elevado
2 fotoatividades de fixação em virtude da posição otimizada da banda de condução, maior disponibilidade de luz, N melhorado
2 adsorção e separação do portador de carga. p A questão para alcançar nitrogênio eficiente (N
2 ) redução para amônia (NH
3 ) representou um desafio significativo por décadas, pois a ligação N≡N inerte dificilmente poderia ser quebrada por causa da energia de ligação extremamente grande de 940,95 kJ mol
-1
. A data, a fixação industrial de N
2 para NH
3 é monopolizado pelo processo Haber-Bosch de uso intensivo de energia (673-873 K e 15-25 MPa), que emprega insustentável gás natural para fazer o hidrogênio (H
2 ) matéria-prima com enorme consumo de energia de combustíveis fósseis, levando a uma grande quantidade de dióxido de carbono (CO
2 ) emissão. Nesse contexto, fotocatalítico N
2 redução é considerada uma forma alternativa sustentável para NH
3 síntese de N
2 e água nas condições ambientais.
p Contudo, a eficiência da maioria dos fotocatalisadores tradicionais ainda está longe de ser satisfatória principalmente devido à dissociação da ligação dura do N inerte.
2 , que resulta da ligação fraca de N
2 para o material catalítico e transferência de elétrons ainda mais ineficiente do fotocatalisador para os orbitais anti-aderentes de N
2 . A fim de promover a eficiência de N
2 fotofixação, a introdução dos centros doadores de elétrons como os locais de ativação catalítica para otimizar o N
2 propriedades de adsorção e melhoria do transporte de carga fotoexcitada nos catalisadores é uma estratégia promissora.
p A vacância de oxigênio (OV) representa o tipo de defeito de superfície estudado mais amplamente e prevalente para N
2 fixação. Por um lado, OV pode ser facilmente criado por sua energia de formação relativamente baixa; por outro lado, OV pode ajudar fotocatalisadores a ganhar N excitante
2 fotoatividade de fixação em virtude de sua superioridade em N
2 captura e ativação. Portanto, um semicondutor com OVs suficientes pode ser favorável para melhorar seu N
2 desempenho de fixação. A dopagem com metal de transição (TM) é outro método eficaz amplamente investigado para melhorar a fotoatividade do N
2 fixação, porque as espécies TM possuem a capacidade vantajosa de se ligar (e até mesmo funcionalizar) com N inerte
2 a baixas temperaturas devido aos seus orbitais d vazios e ocupados, que pode alcançar o TM-N
2 interação
através da "aceitação-doação" de elétrons. Mo, como um elemento crítico do centro catalítico na misteriosa nitrogenase dependente de Mo, atraiu muita atenção para o N
2 fixação. Para este fim, Materiais ricos em OVs e dopados com Mo seriam candidatos ideais para N
2 fotofixação. Além disso, Os materiais de oxibrometo de bismuto em camadas (BiOBr) têm atraído inúmeras atenções por causa de suas lacunas de banda adequadas e estruturas de camada únicas. Para semicondutores baseados em BiOBr, como Bi
3 O
4 Br e Bi
5 O
7 Br, foi revelado que OV com elétrons localizados suficientes em sua superfície facilita a captura e ativação de N inerte
2 moléculas.
p Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Yi-Jun Xu da Universidade de Fuzhou, A China informou que a introdução de OVs e Mo dopante em Bi
5 O
7 As nanofolhas Br podem melhorar notavelmente a fotoatividade de N
2 fixação. Os fotocatalisadores modificados mostraram a posição otimizada da banda de condução, a absorção de luz aprimorada, o N melhorado
2 adsorção e separação do portador de carga, que conjuntamente contribuem para a elevação de N
2 fotoatividades de fixação. Este trabalho fornece uma abordagem promissora para projetar fotocatalisadores com OVs comutáveis por luz para N
2 redução para NH
3 sob condições amenas, destacando o amplo escopo de aplicação de fotocatalisadores à base de BiOBr nanoestruturados como N efetivos
2 sistemas de fixação. Os resultados foram publicados em
Jornal Chinês de Catálise .
