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为解决金属氧化物光催化剂中氧空位在光催化固氮中作用及机制不明、易消失的问题，研究人员开展以锑钼酸盐（Sb2MoO6）为光催化剂合成绿色氨的研究。结果表明Mo5+是活性位点，钴掺杂可稳定氧空位。该研究为设计高效光催化剂提供指导。
工业上通过哈伯 - 博施（Haber - Bosch）技术每年生产超过 1.5 亿吨氨，这是一种 “灰色氨” 工艺，消耗约全球年度能源供应的 2%，并导致大量二氧化碳排放（每生产 1 千克氨排放 1.87 千克碳）。这促使人们探索在温和条件下通过可持续途径合成 “绿色氨”。光催化可以利用空气、水和阳光实现绿色氨合成。因此，人们致力于开发廉价的金属氧化物光催化剂，并发现金属氧化物光催化剂中的氧空位等缺陷在激活氮还原反应中起着关键作用。遗憾的是，氧空位调节光催化活性的潜在机制仍未被充分理解。此外，随着运行时间的延长，氧空位会逐渐消失，这是金属氧化物光催化剂发展的一个关键障碍。
本研究揭示，氧空位的存在对块状氧化物的电子能带结构没有影响，因此不影响光吸收和光转换。而且，氧空位并非活性位点。引入氧空位会导致部分 Mo (VI) 还原为 Mo (V)，后者作为氮还原反应的活性位点。引入钴掺杂剂可有效稳定氧空位，从而保留活性的 Mo (V) 物种，实现强大且稳定的光催化活性。这项工作深入探讨了氧空位在金属氧化物光催化固氮过程中的作用，为设计用于绿色氨合成的高效光催化剂提供了指导。相关知识将有助于推动工业生产路线从灰色氨向绿色氨转变。
金属氧化物光催化剂中的氧空位对激活光催化固氮活性至关重要，但其作用和潜在机制尚不清楚。不幸的是，氧空位在光催化过程中容易消失。在此，锑钼酸盐（Sb2MoO6）被提议作为一种用于绿色氨合成的光催化剂，其氨生成速率达到 6.39 μM h?1·g?1 。氧空位调节Sb2MoO6三斜结构中的MoO6八面体，而非四面体SbO4双层，导致Mo6+部分还原为Mo5+ 。作为活性位点的是Mo5+，而非氧空位本身，Mo5+有利于N2在表面的吸附和反应中间体的形成。在长时间的光催化过程中，氧空位主要被重新填充，导致Mo5+转变回Mo6+，进而使光催化剂失活。因此，引入钴掺杂剂可有效稳定氧空位。这些科学见解将指导用于绿色氨合成的稳定光催化剂的开发。
