Des chercheurs de l'Institut de physique du solide, Les instituts de sciences physiques de Hefei ont développé des nanofeuillets de nitrure de carbone dopé au bore avec une coordination B-N-C pour stabiliser les atomes d'azote actifs exposés en surface et améliorer considérablement les performances de synthèse photocatalytique de l'ammoniac. Leurs conclusions ont été publiées dans Petit .

Il est bien connu que l'azote (N 2 ) représente ~78 % dans notre environnement atmosphérique, qui est un élément essentiel pour presque toutes les formes de vie, y compris les plantes et les animaux sur terre.

Jusqu'à maintenant, la technologie la plus aboutie de l'ammoniac synthétique artificiel (NH3) est le procédé Haber-Bosch, vieux de plus d'un siècle, exploité dans des conditions drastiques en raison de la caractéristique intrinsèquement inerte de N 2 molécules.

Actuellement, photocatalytique N 2 la réduction a été considérée comme un moyen prometteur pour un NH durable 3 synthèse aux conditions ambiantes. En tant que classe de photocatalyseur semi-conducteur polymère sans métal, nitrure de carbone graphitique (g-C 3 N 4 ) possède de nombreux avantages, comme le faible coût, abondance, activité supérieure à la lumière visible et stabilité chimique/photochimique élevée, présentant un grand potentiel pour la réaction de réduction photocatalytique de l'azote (NRR).

Cependant, plusieurs problèmes existent toujours associés au NRR utilisant le g-C 3 N 4 -à base de photocatalyseur. C'est un problème important que les atomes d'azote actifs exposés (par exemple, arête ou atomes d'amino N) dans g-C 3 N 4 pourrait participer à la synthèse de NH3 au cours de la RNR photocatalytique.

De plus, le g-C en vrac immaculé 3 N 4 possède généralement une surface spécifique relativement faible, qui est défavorable à la N 2 adsorption et activation, ainsi qu'un taux de recombinaison élevé des électrons et des trous photogénérés, ce qui entraîne sa faible efficacité photocatalytique.

Par conséquent, développer des stratégies efficaces pour stabiliser les atomes d'azote actifs exposés en surface de g-C 3 N 4 , capable d'améliorer le N 2 adsorption/activation et utilisation de la lumière visible, inhibant simultanément et efficacement la recombinaison des porteurs photogénérés dans g-C 3 N 4 , est d'une importance cruciale et hautement nécessaire pour obtenir un g-C à haute efficacité 3 N 4 photocatalyseurs à base.

Ici, l'équipe a synthétisé le g-C poreux dopé au B 3 N 4 nanofeuillets (BCN) par une approche de traitement thermique facile utilisant le dicyandiamide (DICY) et l'oxyde de bore (B2O3) comme réactifs. La coordination B-N-C formée dans BCN a non seulement amélioré efficacement la récolte de la lumière visible et supprimé la recombinaison des porteurs photogénérés dans g-C. 3 N 4 , mais a également agi comme site catalytique actif pour N 2 adsorption, activation et hydrogénation.

Le BCN tel que synthétisé présentait une activité NRR photocatalytique élevée entraînée par la lumière visible, offrir un NH 3 taux de rendement de 313,9 μmol g-1 h-1, près de 10 fois plus que pour le g-C vierge 3 N 4 .