近日，我校必发bifa在线登录张礼知教授课题组在可见光固氮研究方面取得重要进展，相关研究成果发表在化学国际权威学术期刊Journal of the American Chemical Society（JACS）2015, 137, 6393–6399上。
氮元素是地球上生物生长所须的基本元素之一。虽然大气中含有约 78% 的氮气分子，但大多数生物体没办法直接利用它，主要原因是氮气分子十分安定。生物体在消化吸收氮元素前，须用各种方法使氮成为含氮的化合物（如氨）——固氮。自然界固定氮的主要途径有两种——闪电和固氮细菌，但自然固氮远远满足不了农业生产的需求，因此人工固氮成为重要的研究领域。目前工业上应用得较多的人工固氮是Haber-Bosch法，但该方法要求苛刻的高温、高压的反应条件，无疑加剧了不可再生化石燃料的消耗以及温室效应的产生。因此，如何在温和条件下实现人工固氮是一个亟待解决的关键科学问题。
如何活化十分安定的氮气分子的N-N三键是固氮的关键，有关研究表明固氮细菌就是利用其固氮酶中FeMo辅因子对氮分子进行活化以削弱其N-N三键。受这一研究成果的启发，结合自己课题组在卤氧铋光化学双途径分子氧活化机理研究上创新成果，张礼知教授课题组提出了利用氧空位模拟固氮酶对氮分子进行活化的猜想。
近几年来，该课题组在国家自然科学基金等项目的支持下，围绕这一猜想，利用含有氧空位的BiOBr作为催化剂，从理论和实验上证明了氧空位的局域电子可以大大增强催化剂表面对氮分子的吸附和活化。同时，以可见光作为能量供给，水作为绿色质子源，该催化剂可以实现高效的可见光催化固氮。虽然该反应在效率上仍难以取代工业合成氨反应，但这些发现将加深人们对催化剂表面结构活化氮分子过程的理解，并开辟了在温和条件下合成氨的新思路。
