發(fā)表期刊：Nature Communications

第一作者：李解元

通訊作者：董帆

發(fā)表單位：電子科技大學(xué)

實驗方向：光催化

影響因子：14.919

Subnanometric alkaline-earth oxide clusters for sustainable nitrate to ammonia photosynthesis

亞納米堿土氧化物簇用于可持續(xù)的硝酸鹽-氨光合作用

惰性氮氣分子由于其高解離能而受到限制，這激發(fā)了研究者探索其他含氮物種用于氨合成的興趣。硝酸根離子作為一種具有高溶解度和質(zhì)子親和力的替代原料，可以方便地解離以實現(xiàn)可持續(xù)的氨生產(chǎn)。本文報道了一種由亞納米級堿土氧化物簇催化的硝酸根到氨的光合作用途徑（NO 3- RR）。該催化劑表現(xiàn)出高達11.97摩爾/克金屬·小時-1（89.79 mmol克催化劑·小時-1）的氨光合作用速率，且選擇性接近100%。在72小時內(nèi)實現(xiàn)了0.78 mmol的總氨產(chǎn)量，這在光催化NO 3- RR領(lǐng)域顯示出顯著優(yōu)勢。對分子水平反應(yīng)機制的研究表明，亞納米級簇與TiO 2底物之間的獨特活性界面有利于硝酸鹽的活化和解離，有助于高效且選擇性地還原硝酸鹽以生產(chǎn)氨，同時能耗低。NO 3- RR途徑在模擬廢水中的實際應(yīng)用得到了開發(fā)，展示了其巨大的工業(yè)潛力。試驗應(yīng)用。這些發(fā)現(xiàn)對于基于簇的催化劑的功能開發(fā)具有普遍意義，并可能為利用低能耗和低碳排放的先進氨合成路線開辟道路。

論文第一作者為：李解元

論文通訊作者為：董帆

1、催化劑制備：首先合成TiO₂納米片（TNS），將3mL氫氟酸溶液逐滴緩慢加入25mL鈦酸四丁酯中并持續(xù)攪拌2小時，直至溶液變?yōu)槟z體狀。將上述反應(yīng)溶液轉(zhuǎn)移至50mL水熱釜中，保持180℃加熱24小時。待其自然冷卻至常溫后，采用高速離心機1000rpm離心5分鐘，并用去離子水和乙醇反復(fù)洗滌10次以上，最終在80℃下烘干過夜。接下來制備堿土金屬氧化物團簇（MO_NCs）負載的TNS，將5mg TNS粉末均勻分散于100mL的硝酸鹽溶液（10 mg/L）中。分別向其中加入50 mg/L的MgCl₂、CaCl₂、SrCl₂、BaCl₂溶液和10mL乙二醇。將上述溶液轉(zhuǎn)移至光催化反應(yīng)器中（MC-GF250, Merry Change, China），用Ar氣持續(xù)吹掃（50 mL/min）30分鐘并加以攪拌。利用300 W Xe燈（MC-X301B, Merry Change, China）作為光源進行光沉積反應(yīng)。光照1小時后，將上述溶液中的固體進行收集，用去離子水和乙醇分別洗滌3次，在80℃下烘干過夜，即得到MO_NCs-TNS。

2、催化劑性能測試：將5mg MO_MCs-TNS粉末均勻分散于100mL的硝酸鹽溶液（10 mg/L）中，采用光催化反應(yīng)裝置（MC-GF250, Merry Change, China），利用Ar氣持續(xù)吹掃以排除溶解氧。接下來利用300 W Xe燈（MC-X301B, Merry Change, China）作為光源進行光催化反應(yīng)，每間隔15分鐘取出1 mL液體進行后續(xù)測試。空白實驗也在同樣條件下進行，分別排除催化劑、光源、硝酸鹽進行空白測試，得到相應(yīng)結(jié)果。進一步利用¹⁵NO₃^-反應(yīng)溶液進行同位素標記測試，測試反應(yīng)條件與上述條件一致。

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 北京鎂瑞臣科技有限公司（簡稱MC鎂瑞臣）創(chuàng)立于2018年3月，總部位于北京市海淀區(qū)百旺弘祥科技產(chǎn)業(yè)園，公司集科研儀器研發(fā)制造、銷售、服務(wù)于一體，以光催化行業(yè)為經(jīng)營主線，致力于環(huán)境清潔、新能源、新材料、碳中和縱向深入發(fā)展和橫向拓展并行的高科技企業(yè)。具有中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)認證和國家高新技術(shù)企業(yè)資質(zhì)，企業(yè)信用評級AAA級企業(yè)認證，ISO9001質(zhì)量管理體系質(zhì)量認證及多項實用新型和發(fā)明專利。   

 公司在光催化實驗設(shè)備技術(shù)研發(fā)方面不斷攻克技術(shù)難題，為光催化降解污染物、光解水制氫制氧或全解水、光催化二氧化碳還原、光催化合成氨（固氮）、光催化降解VOC、甲醛等實驗提供運行更穩(wěn)定、操作更便捷的實驗設(shè)備整體解決方案。目前業(yè)務(wù)遍及全國，為淮北師范大學(xué)、清華大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、武漢大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、東北師范大學(xué)、福州大學(xué)、中科院物理研究所等科研機構(gòu)提供了周到滿意的服務(wù)，贏得了良好口碑。

 MC鎂瑞臣立志于在光催化行業(yè)深耕細作厚積薄發(fā)，用品牌和服務(wù)成就每一個應(yīng)該成功的人，愿成為您科研路上最真誠的伙伴！

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