工业硝酸生产涉及在高温和高压下操作的多步骤过程。光催化为在环境条件下将氮分子直接转化为含氮化合物提供了另一种途径，但仍然面临可见光利用率和产物选择性的限制。

基于此，中科院理化技术研究所张铁锐研究员，Run Shi报道了开发了一种基于钯（Pd）纳米颗粒修饰H-TiO₂的串联式光热辅助光催化氮氧化体系（Pd/H-TiO₂）。由于氮光氧化过程与水源的空间分离，HNO₃是唯一不会在液相中产生氨副产物的固氮产物。

文章要点

1）该体系以模拟空气为气源，在紫外可见光照射下，硝酸的产率为4.58 µmol g⁻¹ h⁻¹（1.42 ppm），在350 nm处的量子产率为0.99%，而在黑暗中同样的反应温度下未检测到任何产物。

2）依赖时间和温度的电子顺磁共振(EPR)测试表明，超氧阴离子自由基是反应的关键中间体，其含量随着温度的升高而逐渐增加，从而提高了光催化氮氧化反应效率。

这种光热辅助光催化氮氧化策略为发展清洁节能的硝酸生产开辟了新的途径。

参考文献

Xuerui Zhang, et al, Photothermal-Assisted Photocatalytic Nitrogen Oxidation to Nitric Acid on Palladium-Decorated Titanium Oxide, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103740

https://doi.org/10.1002/aenm.202103740