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AEM：层状双氢氧化物纳米片的碱蚀助力光催化N2还原为NH3

Nanoyu
2020-07-27


由于纳米片中丰富的表面氧空位或配位不饱和金属阳离子可作为反应物吸附和活化的活性中心。使得层状双氢氧化物（LDH）纳米片在广泛的光反应中表现出良好的活性。近年来，以水为还原剂的LDH纳米片被证明可有效光催化N2还原为NH3。

近日，中科院理化技术研究所张铁锐研究员报道了通过简单的后合成碱蚀刻策略，可以在LDH纳米片（包括ZnCr-LDH、ZnAl-LDH和NiAl-LDH）中引入丰富的不饱和配位金属活性中心。

文章要点

1）与未蚀刻的ZnCr-LDH纳米片相比，蚀刻的ZnCr-LDH纳米片在水中光催化N2转化为NH3方面表现出优异的性能，在UV-Vis光照下，蚀刻的ZnCr-LDH纳米片的氨析出速率为33.19 µmol g-1 h-1（是未蚀刻的ZnCr-LDH纳米片的10倍）。

2）X射线吸收精细结构（XAFS）和正电子湮没光谱（PAS）表征研究表明，蚀刻纳米片中暴露的高度不饱和金属位（例如，低配位的锌位）导致了活性的提高。同时，原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）研究和密度泛函理论（DFT）计算表明，不饱和金属原子活性中心促进了N2的吸附和活化，从而降低了对NH3的反应能垒。

3）研究发现，碱刻蚀还提高了ZnAl-LDH和NiAl-LDH纳米片的产氨性能，表明该刻蚀策略具有普适性，有望广泛用于提高LDH光催化剂的固氮活性，也可能用于CO2还原等其他光催化反应。

Alkali Etching of Layered Double Hydroxide Nanosheets  for Enhanced Photocatalytic N2 Reduction to NH3 Yunxuan Zhao, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002199

https://doi.org/10.1002/aenm.202002199




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