JACS：Ag天线-反应器催化剂太阳光驱动合成氨

背景：传统的工业合成氨过程依赖高温高压条件，能耗高且碳排放量大，开发高效、低能耗的绿色合成氨技术具有重要意义。研究目的：昆士兰科技大学Huai-Yong Zhu研究团队旨在开发一种新型光催化剂，利用太阳光驱动合成氨反应，以降低能耗并提高效率。结论：该团队成功制备了仅负载0.1 wt%银的蜂窝状阳极氧化铝（AAO）基“天线-反应器”光催化剂（Ag0.1/AAO20），通过尺寸大于10 nm的Ag纳米颗粒作为“天线”聚焦电磁场，尺寸小于5 nm的Ag纳米颗粒作为“反应器”提供活性位点，实现了高效的光捕获与催化协同。在模拟太阳光及自然光聚焦条件下，该催化剂表现出优异的氨合成性能，金属归一化反应速率超越工业铁催化剂，并稳定运行200小时。机理研究表明，反应遵循等离子体辅助的H2解离与N2缔合氢化路径，颠覆了银在氮还原反应中“惰性”的传统认知。该催化剂制备方法具备良好可重复性和低银用量，为低成本、分布式太阳光驱动氨合成提供了可行路径。