中南大学研发纳米新材料 实现氮气高效光固定

近日，中南大学材料科学与工程学院特聘教授王梁炳通过研制富含氧空位的纳米新材料实现了氮气的高效光固定，材料领域国际权威期刊《Advanced Energy Materials》、《Nano Energy》连续发表了该研究成果。

氨是世界上产量最大的无机化合物之一，主要用于氮肥、制冷剂与化工原料等。传统常用的Haber-Bösch合成氨过程需要在高温高压下进行，导致能源的大量消耗，如何实现在室温常压下通过光催化实现氮气直接转化为氨是目前科学家广泛关注的热点问题。王梁炳课题组通过开发一种富含氧空位的SmOCl纳米片新材料实现了氮气的高效光固定直接转化为氨，这种无定型SmOCl纳米片展现出优异的催化活性，其氨生成速率达426 μmol·gcat.−1·h−1。该成果发表于国际期刊《Nano Energy》，中南大学材料科学与工程学院为第一单位，侯婷婷博士后、2016级本科生郭瑞晗为论文共同第一作者，王梁炳为通讯作者。

（图为课题组研制的无定型SmOCl纳米片及其氮气光固定示意图）

虽然氧空位是优异的氮气光固定活性位点，但是易被反应体系中的水或者氧气的氧原子填充，从而逐渐失去反应活性，因此课题组又研制了一种富含晶界的WO3纳米材料（WO3-600），该材料在光照条件下能够原位产生大量氧空位，展现出良好的催化活性，其氨生成速率达230μmol·gcat.−1·h−1且循环使用10次之后仍能保持接近100%的催化活性。该成果发表于能源领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》，中南大学为第一单位，侯婷婷博士后为第一作者，梁叔全教授、王梁炳教授和中国科学技术大学郑旭升副教授为论文共同通讯作者。

（图为课题组研制的WO3纳米材料制备过程、形貌与氮气光固定原理图）

该研究得到了国家自然科学基金、湖湘高层次人才聚集工程、湖南省优秀青年基金、中南大学创新驱动计划和中南大学科研启动资金的大力支持。