Photodriven Disproportionation of Nitrogen and Its Change to Reductive Nitrogen Photofixation

歧化 氮气 无机化学 化学 掺杂剂 纳米颗粒 硝酸盐 光化学 材料科学 兴奋剂 有机化学 纳米技术 催化作用 光电子学
作者
J. Joshua Yang,Haoyuan Bai,Yanzhen Guo,Han Zhang,Ruibin Jiang,Jing Wang,Jianfang Wang,Jimmy C. Yu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:60 (2): 927-936 被引量:77
标识
DOI:10.1002/anie.202010192
摘要

Abstract Nitrogen fixation is an essential process for sustaining life. Tremendous efforts have been made on the photodriven fixation of nitrogen into ammonia. However, the disproportionation of dinitrogen to ammonia and nitrate under ambient conditions has remained a grand challenge. In this work, the photodriven disproportionation of nitrogen is realized in water under visible light and ambient conditions using Fe‐doped TiO 2 microspheres. The oxygen vacancies associated with the Fe dopants activate chemisorbed N 2 molecules, which can then be fixed into NH 3 with H 2 O 2 as the oxidation product. The generated H 2 O 2 thereafter oxidizes NH 3 into nitrate. This disproportionation reaction can be turned to the reductive one by loading plasmonic Au nanoparticles in the doped TiO 2 microspheres. The generated H 2 O 2 can be effectively decomposed by the Au nanoparticles, resulting in the transformation of the disproportionation reaction to the completely reductive nitrogen photofixation.
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