光催化提供了一种可持续的途径，借助光生电子将N₂转化为NH₃。除了光催化领域的典型问题外，NH₃的合成还需要N₂的吸附，活化和加氢。

有鉴于此，北京工业大学孙再成教授和吉林师范大学Hongju Zhai和Zhao Zhao等人，通过简单的溶胶-凝胶法制备了掺镍的TiO₂（Ni-x-TiO₂）光催化剂，在TiO₂上引入氧缺陷和的Ni位点。

本文要点

1）通过一步溶胶凝胶法，制备了掺杂量可控的Ni掺杂TiO₂（Ni-x-TiO₂）光催化材料。过渡金属Ni掺杂是质子活化过程中有效的H^*吸附位点，有利于氨合成中的加氢过程。

2）氧空位（Vo）增强了N₂在催化剂表面的吸附。镍掺杂引起的能级低于导带的缺陷能级，它更倾向于接受光生电子。被Vo捕获的电子倾向于转移到被吸附的N₂上并活化N₂。

3）另一方面，Ni位点是典型的H₂生产位点。它提供了足够的H₂用于N₂的氢化以形成NH₃。综上所述，镍掺杂TiO₂具有较高的NH₃生产率，为46.80μmol·g^-1·h^-1，约为纯TiO₂的7倍。

总之，该工作为NH₃合成的高效光催化剂的设计提供了一种新的思路。

参考文献：

Jiaxin Li et al. Vacancy-Enabled Mesoporous TiO₂ Modulated by Nickel Doping with Enhanced Photocatalytic Nitrogen Fixation Performance. ACS Sustainable Chem. Eng., 2020.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c06775

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c06775