通過硝酸鹽和亞硝酸鹽使用光輔助合成氨是一種可持續(xù)的合成氨路徑，這種方法能夠緩解能源密集型Haber-Bosch工藝。但是，硝酸鹽和亞硝酸鹽合成氨面臨著選擇性低、需要紫外光催化劑的瓶頸。有鑒于此，印度教育與研究科學(xué)學(xué)院Pramod P. Pillai等報(bào)道以磷化銦InP光催化劑，使用硝酸鹽和亞硝酸鹽進(jìn)行可見光驅(qū)動(dòng)選擇性合成氨。
InP以及催化劑-反應(yīng)物相互作用的相互作用進(jìn)行的微環(huán)境調(diào)節(jié)，因此實(shí)現(xiàn)了可見光高效和選擇性合成氨。在室溫可見光照射2 h，水相和氣相的氨產(chǎn)量達(dá)到非常可觀的94%。在陽光下也觀測合成氨，表現(xiàn)InP量子點(diǎn)光催化劑的應(yīng)用前景。
（2）
機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)確定競爭性析氫在直接硝酸鹽還原中的作用可以忽略不計(jì)，證實(shí)了InP量子點(diǎn)的光激發(fā)電荷載流子用于合成氨的反應(yīng)。動(dòng)力學(xué)研究表明，硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的轉(zhuǎn)化是決速關(guān)鍵步驟，反應(yīng)能夠~100 %的轉(zhuǎn)化率合成氨。通過一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水提供了InP量子點(diǎn)光催化合成氨的質(zhì)子。研究結(jié)果表明，合理設(shè)計(jì)的InP量子點(diǎn)作為光催化劑，為開發(fā)可能替代Haber-Bosch工藝并且符合可持續(xù)發(fā)展的合成氨路線提供機(jī)會(huì)。
參考文獻(xiàn)
Vanshika Jain, Shreya Tyagi, Pradyut Roy, and Pramod P. Pillai*, Ammonia Synthesis with Visible Light and Quantum Dots, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c06713
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06713
