郑旭升/王定胜Angew：光生电子/空穴协同催化CO2和N2合成尿素

本文介绍了中国科学技术大学郑旭升教授和清华大学王定胜教授合作开发的一种新型光催化剂，该催化剂能够高效地将CO2和N2转化为尿素。研究背景在于光催化合成尿素的传统方法存在电子和空穴利用不充分的问题。研究目的旨在通过设计新型光催化剂，实现光生电子和空穴的协同作用，提高尿素合成的效率。研究结果显示，通过WO3和Ni单原子修饰的CdS构筑的异质结光催化剂（Ni1-CdS/WO3）在纯H2O溶剂中，385 nm处的量子效率达到0.15 %，尿素产率达到78 μM h-1，性能优于现有光催化剂。反应机理揭示，N2通过WO3上的空穴·OH自由基转化为NO，而Ni位点在光生电子作用下将CO2转化为*CO，随后NO和*CO偶联生成尿素前体*OCNO，最终生成尿素。这一发现强调了合理利用光生空穴在光催化还原反应中的重要性。