Ru助半导体光催化N₂还原合成氨研究进展(英文)

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作   者：

赵泽慧;  任广敏;  孟祥超; 

作者机构：

中国海洋大学化学化工学院海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室; 

关键词：

N₂还原;  Ru;  合成氨;  光催化; 

期刊名称：

燃料化学学报(中英文)

i s s n：

2097-213X

年卷期：

2025 年 53 卷 003 期

页   码：

301-322

摘   要：

近年来，常温常压下光催化N2还原合成氨逐渐成为研究热点，表现出极高的发展潜力。但是低的光生电荷分离效率和缺乏有效的活性位点严重制约着半导体光催化剂N2还原合成氨的反应效率。因此，合理设计催化材料是强化光催化N2还原合成氨反应的关键。过渡金属钌（Ru）作为活性中心不仅可加快N2分子吸附和活化，而且对于N2还原具有良好的选择性。此外，金属与载体间相互作用能有效调节活性位点的电子结构，加快光生电子转移，显著提升光催化活性。基于此，本工作研究了Ru助半导体实现高效光催化N2还原合成氨，并介绍了其基本原理。介绍了Ru助半导体光催化材料体系，如TiO2基、g-C3N4基和金属氧化物材料等，包括催化剂的设计、晶体结构等特点。此外，还介绍了光催化N2还原合成氨材料的改性策略，包括负载/掺杂、缺陷工程、构建异质结、晶面调控。还对Ru助半导体在这些过程中的应用进展和不足进行了总结和讨论，并提出了Ru助半导体在光催化N2还原合成氨应用中的未来展望。