Bi2MoO6/Bi2MoO6–x异质结结构用于高效光催化N2还原

《Langmuir》：Bi2MoO6/Bi2MoO6–x S-Scheme Homojunction for Efficient Photocatalytic N2 Reduction

本研究采用简单的一步水热煅烧法合成Bi?MoO?/Bi?MoO?-x异质结催化剂，其微纳结构、S-Scheme界面及氧空位促进氮气吸附活化，氨产率达238.7 μmol g?1 h?1，较原催化剂提升5.2倍，为高效光催化制氨提供新策略。

　　

氨的需求量很大且应用广泛，但其生产仍然主要依赖于能耗较高的哈伯-博施（Haber–Bosch）工艺，这凸显了迫切需要开发更为温和的替代技术。尽管开发高效催化剂存在挑战，光催化氮气（N₂）固定技术在这方面显示出巨大潜力。在本研究中，我们采用了一种简单的溶热-煅烧耦合方法，成功制备了微纳球形的Bi₂MoO₆/Bi₂MoO_6–x S型异质结，这种异质结在氮气固定催化方面具有独特优势：(i) 微纳结构有效缓解了纳米材料常见的团聚问题，从而暴露出更多的活性位点；(ii) 原位构建的S型异质结具有高质量的表面和界面结构，增强了光生电荷的空间分离和传输能力，并保持了较强的氧化还原性能；(iii) 富氧的空位结构促进了氮气（N₂）的吸附和活化。得益于这些有利特性，Bi₂MoO₆/Bi₂MoO_6–x（BMO/BMO_OV） S型异质结表现出卓越的氨气生产效率，在模拟日光条件下，NH₄⁺的生成速率为238.7 μmol g^–1 h^–1，这一数值是原始Bi₂MoO₆（BMO）的5.2倍以上，并显著优于其他已报道的类似催化系统（见表S1）。这项工作介绍了一种简单且通用的异质结合成方法，有望为氮气固定及其他领域的光催化剂开发提供启发。