大连化物所郭建平、陈萍&厦门大学吴安安合作JACS：分步光激发策略，用“光”给固氮及产氨“分工”

背景：传统Haber-Bosch合成氨工艺能耗高、碳排放量大，开发温和条件下、由可再生能源驱动的合成氨技术具有重要意义。光催化合成氨是理想途径，但传统多相光催化体系中，反应中间体丰度低、寿命短，其光子吸收行为与各反应步骤的关联难以解析。研究目的：中国科学院大连化学物理研究所陈萍、郭建平团队与厦门大学吴安安团队合作，以氢化锂（LiH）为模型，研究其介导的光化学固氮过程，旨在揭示固氮与加氢反应步骤的波长依赖机制，并探索利用不同波长光协同作用突破热力学平衡极限的可能性。结论：研究发现，LiH在光化学固氮中生成LiH1-x、Li2NH和LiNH2等中间体，且不同步骤对光波长有选择性：紫外光驱动LiH脱氢并活化N2（固氮），可见光激发LiNH2/Li2NH降低加氢产氨的能垒。通过紫外-可见光协同，在644K、常压下实现了0.25%的产氨浓度，显著突破了该条件下0.13%的热力学平衡极限。该工作揭示了氢化物在光催化中的作用机制，其“分步光激发”策略有望拓展至其他光驱动化学转化。