近日，我院余长林教授与江西理工大学合作在光催化合成氨研究中取得重大突破。研究成果以“Synergistic dual-vacancies and La single-atom engineering over S-SchemeWS_2-x/La_1-WO_2.9heterojunction for efficient N₂-to-NH₃photosynthesis”为题发表于Applied Catalysis B: Environment and Energy 376 (2025) 125441。余长林教授为共同第一作者。Applied Catalysis B为国际环境和能源催化领域权威期刊，影响因子为20.3。

氨（NH₃）作为重要的基础化工原料，在国民经济中占据举足轻重的地位。然而，传统Haber-Bosch合成氨工艺虽已工业化成熟，但能耗高、排放大，主要源于氮气（N₂）分子中强健的三键结构。光催化氮还原反应因其绿色环保、碳中和等优势，成为实现可持续氨合成的理想路径，是绿色化工领域极具挑战的重要科学前沿课题。

通过设计构建了一种S型异质结光催化剂WS_2-x/La₁-WO_2.9，通过引入丰富的氧/硫双空位缺陷并负载稀土La单原子。所得光催化剂表现出优异的氨生成速率（124.9 μmol∙g⁻¹∙h⁻¹），分别是原始WO_3-x、WS_2-x和WS_2-x/WO_2.9的4.4倍、1.7倍和1.2倍。进一步的表征与理论计算表明，该体系中协同调控的双缺陷以及La修饰的W位点所引起的低能d−π*占据轨道，共同赋予了WS_2-x/La₁-WO_2.9优异的光催化性能。这种电子结构调控有效降低了反应的限速步骤能垒，清晰揭示了固氮反应中关键中间体（-NH₂，-NH₂NH₂）的转化路径。本研究提出了一种可类比为“一石三鸟”的综合策略，为推进光催化固氮技术的发展提供了新的思路与理论依据。

图1.不同样品在光驱动氮固定反应中的性能比较

图2. WS_2-x/WO_2.9与WS_2-x/La₁-WO_2.9在光催化氮固定（PNF）过程中的反应机理解析

撰稿：何清运       审稿：余长林          签发：隋亦可