相比于Haber-Bosch法制氨（NH₃），光催化合成NH₃具有极大的应用潜力。然而，目前已报道的光催化剂由于局域电子缺乏而存在效率低下的问题。

近日，清华大学Junhua Li，李亚栋院士报道了开发了一种具有丰富的邻近氧空位(O_V)的Moⁿ⁺ (n < 6)物种的Ru-SA(单原子)/H_xMoO_3-y杂化体。

文章要点

1）研究人员利用氢溢流法制备了Ru-SA/H_xMoO_3-y杂化材料。通过控制温度在H₂中还原含Ru离子的MoO₃，得到了一类深蓝色粉末。原位生成的Ru SA导致H₂迅速解离为H⁺，随后的自由电子与掺杂(H⁺)一起注入MoO₃，导致Mo⁶⁺的部分还原。此外，控制还原温度可以很容易地调节O_V密度和H⁺掺杂水平。

2）详细的表征表明，Ru-SA/H_xMoO_3-y杂化材料可以通过双活性中心（Ru SA和Moⁿ⁺）的协同作用，用于定量地由N₂和H₂生成NH₃。也就是说，Ru SA促进了H₂的活化和迁移，而Moⁿ⁺物种作为局部电子的捕获点和N₂的吸附和解离中心，最终导致NH₃在Moⁿ⁺-OH上的合成。NH₃生成率高达4.0 mmol h^-1 g^-1，在650 nm处的表观量子效率超过6.0%。

研究发现有望为在温和的条件下获得更好的NH₃合成方法开辟一条新的途径。

参考文献

Dual Active Centers Bridged by Oxygen Vacancies of Ru Single Atoms Hybrids Supported on Molybdenum Oxide for Photocatalytic Ammonia Synthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, e202114242

DOI: 10.1002/anie.202114242

https://doi.org/10.1002/anie.202114242