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扬州大学庞欢/王天奕Angew:石墨烯CeMOF复合物光催化固氮助力农业应用

日期: 2022-08-22
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来源:X-MOL


氨(NH3)是现代工业中重要的原料之一,全球氨气生产量达到约2亿吨每年,并被广泛用于化工生产和化肥生产等方面。其中,使用氨气为原料生产出的氮肥喂养了全球近一半的人口(FAO联合国粮农组织)。但是,工厂中使用的是Haber-Bosch法生产氨气,需要消耗大量的化石能源。而且,使用氨气为原料生产氮肥的工厂集中在发达地区,所以高昂的运输成本使得氮肥的价格在欠发达地区更高,导致了全球性的粮食危机。因此,科学家们致力于研究能够以氮气和水为原料以太阳能为能源在田间分散生产氮肥的固氮光催化剂。

近日,扬州大学庞欢教授与王天奕博士合作在Angewandte Chemie International Edition 期刊上发表文章,报道了一种具有高催化活性和高稳定性的嵌入片层石墨烯Ce-UiO-66固氮光催化剂(GSCe),并将其作为太阳能氨肥成功运用于水稻培育。此工作得到了徐强教授、黄维院士与澳大利亚悉尼科技大学汪国秀教授的指导与支持。

石墨烯的嵌入能够控制活化并改善光生电子的分离和转移。嵌入石墨烯的Ce-UiO-66催化剂(GSCe)在波长为365nm的光线照射下显示高达出9.25%的表观量子效率并且在7 × 24小时的循环实验中保持了稳定的性能。而且,GSCe作为太阳能氮肥在水稻培育的实验中也取得了和标准氮肥相同的效果。本研究建立了一种将石墨烯嵌入光催化剂的策略,该策略能够控制和利用MOF材料中的键的断裂,为太阳能氮肥的研究提供了新的思路。



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