合成氨工业对国民经济起着至关重要的作用，氨是重要的化工原料以及潜在的能量载体。经典的哈伯-博施工艺是能源和资源密集型的，氮气和氢气需在高温高压下合成氨，消耗大量能源并产生CO2。尽管目前常温常压条件下光催化合成氨伴随着催化剂不稳定，合成效率低等缺点，但这无疑是一种更可持续、更有前景的合成氨方法。
基于光催化剂在合成氨中存在的问题，近日，清华大学环境学院李俊华教授团队在Angewandte Chemie上发表了一篇研究论文。作者利用氢溢流过程合成了具有丰富氧缺陷的Ru单原子/HxMoO3-y杂化物，该催化剂实现了在常温常压条件下高效光催化固氮合成氨。
作者观察到Ru单原子/HxMoO3-y在可见光到近红外区域表现出强烈的光吸收，具有强烈的类似于金属的等离子吸收峰。这说明氢气有效地掺杂到氧化钼体相并起到还原作用，导致大量的氧缺陷产生。另外，Ru单原子均匀的分布在氧化钼表面，有利于在合成氨过程中Ru单原子被充分的利用。 作者发现Ru单原子/HxMoO3-y在可见光下具有非常高的合成氨速率、优越的表观量子效率、以及良好的催化稳定性。 Ru单原子/HxMoO3-y中双活性中心（Ru 单原子和Mon+）的协同效应在合成氨中发挥了至关重要的作用。详细表征表明，Ru 单原子促进了氢气的活化和迁移，Mon+物种作为局域电子的捕获位点和氮气的吸附解离位点促进了氮气的吸附和活化，最终活性氢物种迁移到Mon+-OH，并与活化的氮物种的反应合成氨。双活性中心的构建为在温和条件下获得更好的合成氨方法开辟了新航路。 论文信息： Dual Active Centers Bridged by Oxygen Vacancies of Ru Single Atoms Hybrids Supported on Molybdenum Oxide for Photocatalytic Ammonia Synthesis Haibo Yin, Zhen Chen, Yue Peng, Shangchao Xiong, Hiromi Yamashita, Junhua Li 该文章的第一作者为尹海波博士（现为清华大学水木学者博士后），通讯作者为李俊华教授。 清华大学李俊华教授作为教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，中组部“万人计划”首批科技创新领军人才。先后负责和参与完成国家科技部“863”项目和国家杰出青年科学重点基金等 10 多项与大气污染及能源催化相关的研究课题。团队在工业烟气多污染物控制领域还荣获了2020 年度国家科技进步一等奖。 Angewandte Chemie International Edition
