含氧空位（OVs）的光催化材料凭借OVs在N₂捕获和活化方面的特性在光催化固氮方面展现出良好的催化活性。然而，材料表面的OVs极不稳定，容易捕获反应体系H₂O/O₂中的O原子，进而失活。针对这一问题，中南大学梁叔全教授、王梁炳教授与中国科学技术大学的郑旭升研究员等设计合成了多孔的WO₃材料，发现WO₃纳米颗粒的晶体接界处（GBs）在光照下会原位产生OVs，进而提高材料的光催化固氮性能。具体而言，600 ℃下煅烧氧化得到的WO₃-600在室温、无牺牲试剂的反应条件下催化产NH₃的速率高达230 μmol g_cat^-1 h^-1，是不含GBs的WO₃材料的17倍。此外，材料在数十次的循环测试中活性基本无降低，展示出极高的稳定性。进一步的机理探究表明，GBs和OVs的存在一方面会共同调节WO₃的能带结构，另一方面伴随的W-O共价键合作用的增强会促使光生电子更易与N₂反应。总而言之，本工作展现了原位产生的OVs在光催化固氮方面的作用，为设计合成高活性、高稳定性的固氮材料提供了新的思路。

Tingting Hou, Yu Xiao, Peixin Cui, Yining Huang, Xiaoping Tan, Xusheng Zheng, Ying Zou, Changxi Liu, Wenkun Zhu, Shuquan Liang, and Liangbing Wang.

Operando Oxygen Vacancies for Enhanced Activity and Stability toward Nitrogen Photofixation.

Adv. Energy Mater., 2019, 1902319.

DOI：10.1002/aenm.201902319.

下载链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201902319