利用太阳光驱动氮分子活化为实现低温绿色合成氨反应提供了一种新的途径。开发高效的催化剂是解决固氮反应动力学惰性的关键。另外，传统半导体光催化材料受禁带宽度的制约，很难利用占太阳光50%的红外光驱动光催化反应进行。为了更高效的光催化固氮，需要从催化材料的结构和表面活性位两方面入手设计新型光催化剂。

有鉴于此，吉林大学李路教授和加拿大麦吉尔大学Xianghua Kong等人，首次观察到氟离子诱导TiO_2−x表面金属化。

本文要点

1）提出了由氟离子诱导的TiO_2-x表面金属化，新兴的金属态是由表面Ti的3d轨道和表面桥接F的2p轨道贡献的，它们本质上起源于F-与相邻的Ti³⁺之间的强电子排斥。

2）在其表面引入金属Ru纳米活性位点，由于金属-半导体界面间存在欧姆接触，能够有效的将光生电子从催化剂本体传递到Ru活性位点，实现对于氮气分子的高效活化。而且，金属化的表面和大量体相Ti³⁺能够有效吸收红外光波段的光子，使得该材料在整个可见光和近红外光（400-1550 nm）范围内均表现出良好的光催化合成氨活性。

3）机理和动力学分析表明，负载的Ru可以充当有效的电子吸收器来积累光生电子，并且金属表面通过可见光甚至红外光照射产生的热电子显着增强H₂和N₂的离解。

参考文献：

Rong Fu et al. Fluorine‐Induced Surface Metallization for Ammonia Synthesis under Photoexcitation up to 1550 nm. Angew., 2021.

DOI: 10.1002/anie.202100572

https://doi.org/10.1002/anie.202100572