非晶工程构建空间限域开关助力Bi2WO6实现高效光催化全氮固定

本研究发现通过构建晶态-非晶态Bi2WO6复合结构，成功在开放表面实现氨中间体的动态限域，突破了传统线性吸附-脱附关系的限制。该策略通过表面极性反转与氢键框架重构，同步提升N2活化与NH3/NH4+→NO3–接力转化效率，为多相催化中的时空控域机制提供了新范式。

　　

Section snippets

Preparation of crystalline amorphous Bi₂WO₆ (a-BWO)

晶态-非晶态Bi₂WO₆通过水热结合快速退火工艺合成。具体步骤：将0.33 g (1 mmol) Na₂WO₄·2H₂O、0.97 g (2 mmol) Bi(NO₃)₃·5H₂O及0.05 g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）加入80 mL超纯水中，磁力搅拌30分钟。随后将混合溶液转移至100 mL聚四氟乙烯高压反应釜中，于120℃反应12小时，最后进行快速冷却处理。

Characterization of crystalline-amorphous Bi₂WO₆

该体系中，晶态-非晶态Bi₂WO₆复合材料通过CTAB辅助自组装结合快速热退火制备（图1b）。其核心机制在于Br^?离子可有效终止[Bi₂O₂²⁺]层未配对电子，从而抑制层间堆叠形成。如图S1所示，CTAB辅助自组装的晶态Bi₂WO₆（s-BWO）呈现纳米片结构，而未经CTAB处理的样品则表现为不规则颗粒聚集态。

Conclusion

本研究通过表面活性剂介导的快速退火策略，成功构建了晶态-非晶态Bi₂WO₆复合光催化剂（a-BWO）。实验证明表面活性剂（CTAB）诱导的铋原子配位不饱和现象破坏了材料对称性，触发非晶化与纵向电荷极化，进而促进载流子分离及与N₂的电子相互作用，同时降低活化能垒。关键发现在于：反应进程中氮吸附能力减弱与表面极性变化引发了次级吸附氢键框架的反转，这种动态重构实现了开放平台上的局部限域效应。