光催化固氮是替代传统Haber-Bosch工艺将氮转化为氨的绿色方案。近日，首都师范大学Qiang Wang，加州大学圣克鲁斯分校 Shaowei Chen，中科大Yujie Xiong，北京大学Wen Liu等通过低温热处理法合成了一系列Bi₅O₇Br纳米结构催化剂，并且评估对比了它们的光催化固氮活性。

本文要点：

1）光谱测量研究表明，在40°C下制备的管状Bi₅O₇Br样品（Bi₅O₇Br-40）具有该系列Bi₅O₇Br纳米结构催化剂中最高的电子传输速率；其在可见光照射下可产生大量的O₂.^-自由基和氧空位，在30 min’s的光照射下，光催化固氮速率可达12.72 mM∙g^-1∙h^-1。

2）作者还通过同步辐射以及原位红外来监测反应动力学，分析了暗处和光照射下的信号之间的瞬态差异，并确定了固氮反应的路径，并通过密度泛函理论计算进一步证实了这一点。

3) 通过建立富氧和缺氧模型，定量估计并比较了固氮反应的能量，作者发现，在该模型中，氧空位浓度的变化在决定固氮性能中起关键作用。

该工作表明，具有丰富的氧空位的Bi₅O₇Br可用作固氮的高性能光催化剂。

Peishen Li, et al. Visible Light-Driven Nitrogen Fixation Catalyzed by Bi₅O₇Br Nanostructures: Enhanced Performance by Oxygen Vacancies. J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c05097

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05097