Enhanced photocatalytic N2 fixation via defective and fluoride modified TiO2 surface

吸附 光催化 光化学 电子转移 分子 氨生产 材料科学 化学工程 化学 催化作用 物理化学 有机化学 工程类
作者
Renquan Guan,Dandan Wang,Yujun Zhang,Chen Liu,Wei Xu,Jiaou Wang,Zhao Zhao,Ming Feng,Qianqian Shang,Zaicheng Sun
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:282: 119580-119580 被引量:117
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2020.119580
摘要

Photocatalytic N2 fixation (PNF) provides a low-cost route to generate ammonia. The poor conversion efficiency from photon to ammonia seriously hinders the step forward because of the low concentration of N2 molecules. Herein, we demonstrate a photocatalyst with surface oxygen vacancies (Vo) and a F modified surface to facilitate N2 adsorption and activation on the surface of catalysts. The Vo site promotes the chemical adsorption of N2, electron transfer from catalyst to N2. F modification switches the TiO2 surface properties from hydrophilic to aerophilic, thus facilitating the adsorption of N2. Meanwhile, the hydrogen reduction reaction (HER) is suppressed, as protons hard to adsorb on F capped surfaces. The optimal NH3 production rate can reach 206 μmolh−1g−1, which is ∼ 9 times higher than that of pure TiO2 nanoparticles (∼23 μmolh−1g−1). This report provides a potential strategy to overcome mass transfer limitation and achieve a high conversion efficiency in PNF.
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