浙大吴轩浩/翁小乐/吴忠标/韩国能源技术研究院Wonyong Choi JACS：晶格嵌入单原子Sr–O–Ni通道实现光子-声子耦合用于光热N₂O降解

本文针对氧化亚氮（N2O）这一强效温室气体的工业排放治理难题展开研究。背景方面，传统热催化降解N2O能耗高，而光催化对太阳光利用率低且表面反应动力学缓慢。研究目的在于设计一种在原子尺度上同步调控光生电荷传输与表面氧动力学的催化剂结构，以实现无外部加热条件下的高效N2O分解。研究团队通过将Sr原子嵌入NiO晶格，构筑了原子级连续的Sr–O–Ni通道，该结构有效缩窄了带隙，促进了光生载流子分离，并加速了N2O中N–O键断裂及表面氧物种的迁移与脱附。结论表明，在模拟太阳光照射下，无需外部加热，Sr1-NiO催化剂在10 vol% N2O连续流反应中实现了97.2%的单程转化率，反应速率达43.2 mmol g-1 h-1，且稳定运行超过200小时，并对共存气体具有良好的耐受性。户外太阳光测试和放大实验验证了其实际应用潜力。技术经济性与生命周期评估显示，该光热催化路径具有显著的经济与环境效益。该工作为光热催化中的“电荷-氧动力学”协同调控提供了新策略。