我院能源与光电催化课题组在光催化固氮研究方面

取得新进展

我院“能源和光电催化材料”课题组在光催化固氮研究方面取得新进展，研究成果在线发表在英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry,简称RSC)著名学术期刊《Nanoscale》（IF: 6.89, 一区TOP）。论文题目：“Photocatalytic nitrogen fixation of metal-organic frameworks (MOFs) excited by ultraviolet light: Insights into the nitrogen fixation mechanism of missing metal cluster or linker defects”；DOI：10.1039/D1NR00697E。

由于能源短缺以及环境污染问题日益严峻，对当前高能耗高污染工业"Haber-Bosch"法合成氨技术的改进迫在眉睫。近年来光催化手段引起了科研工作者的广泛关注，在光催化过程中，以太阳能为驱动力，以水为质子源，常温常压下进行N₂还原生成NH₃反应。罗民教授、李晓曼副教授课题组持续关注光电催化固氮研究。前期光催化固氮工作发表在期刊《Journal of Colloid and Interface Science》，DOI：10.1016/j.jcis.2020.11.064。

受半导体材料中空位缺陷能有效提升光催化固氮效率启发，我们研究了具有优良热、化学稳定性的UiO-66材料中两种缺陷类型（金属簇缺陷和配体缺陷）对光催化固氮的影响。经过合理而巧妙的实验设计，对比发现配体缺陷会对光催化固氮效率的提升有主要贡献。这是因为配体缺陷形成了金属团簇的不饱和配位环境，能够有效吸附解离NºN键，促进了氮气的活化过程，从而很大程度提升固氮性能。该研究工作首次对MOFs材料缺陷在光催化固氮过程中的影响进行了深入研究，是光催化固氮领域研究的重要发现，对今后进一步拓展固氮光催化剂具有一定的参考价值。

宁夏大学化学化工学院（省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室）罗民教授和李晓曼副教授为本文的通讯作者，2018级化学工程专业硕士生高万国同学为论文第一作者。本研究成果得到国家自然科学基金、宁夏自然科学基金、化学工程与技术一流学科、宁夏大学生创新项目支持。

全文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/nr/d1nr00697e#!divAbstract

课题组近年来发表相关光电催化系列高水平文章：

1.     Wanguo Gao, Xiaoman Li,*,Xu Zhang, MinLuo*. In situ modification of cobalt on MXene/TiO₂ as composite photocatalyst for efficient nitrogen fixation,Journal of Colloid and Interface Science, 2021,585 ,20–29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.11.064

2.     Shijian Luo,^a Xiaoman Li,*^a Mingyuan Wang,^b Xu Zhang,^a Wanguo Gao,^a Senda Su,^a Guiwu Liu*^b and Min Luo*^a. Long-term  electrocatalytic N₂ fixation by MOF-derived Y-stabilized ZrO₂: An insight into deactivation mechanism[J]. J. Mater. Chem. A, 2020, 8, 5647-5654. DOI: 10.1039/D0TA01154A , 他引14次。

3.     Shijian Luo, Xiaoman Li*, Wanguo Gao and Min Luo*. An MOF-derived C@NiO@Ni electrocatalyst for N2 conversion to NH3 in alkaline  electrolytes [J]. Sustainable Energy &Fuels, 2020, 4,164-170. DOI：10.1039/c9se00691e，他引19次。封面文章

4.     Shijian Luo, Xiaoman Li*, Baohai Zhang, Zhenglong Luo and Min Luo*, MOF-derived Co3O4@C with core-shell structures for   N2 electrochemical reduction under ambient conditions [J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019,11,30, 26891-26897，DOI：10.1021/acsami.9b07100，他引49次。