在Haber-Bosch工業(yè)過程是在劇烈條件下N2和H2來產(chǎn)生NH3的方法來實(shí)現(xiàn)的歇式，此過程中伴有大量的能源消耗和CO2氣體的排放驶悟。而仿生光催化氮還原技術(shù)是一種很有前途的技術(shù)，此技術(shù)是將Fe離子引入到含有的Mo的半導(dǎo)體催化技術(shù)中建立一個(gè)有趣的N2還原仿生效應(yīng)來部分替代傳統(tǒng)的Haber-Bosch工業(yè)過程材失，因此通過還原大氣中的氮來固定氮在生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)中都有著非常重要的作用痕鳍。
在Haber-Bosch工業(yè)過程是在劇烈條件下N2和H2來產(chǎn)生NH3的方法來實(shí)現(xiàn)的旨别，此過程中伴有大量的能源消耗和CO2氣體的排放诗赌。而
仿生光催化氮還原技術(shù)是一種很有前途的技術(shù)，此技術(shù)是將Fe離子引入到含有的Mo的半導(dǎo)體催化技術(shù)中建立一個(gè)有趣的N2還原仿生
效應(yīng)來部分替代傳統(tǒng)的Haber-Bosch工業(yè)過程秸弛，因此通過還原大氣中的氮來固定氮在生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)中都有著非常重要
的作用铭若。
MoTe2作為TMDs（過渡金屬硫化物）家族中活撥的一員有著交替堆疊的二維層狀結(jié)構(gòu)，在常溫下有著小的直接帶隙（0.9-1.1eV）和
很好的理論電子遷移率（>200cm2V-1s-1）递览，帶隙特征表明其有利于可見光和近紅外光的吸收。因此此文章報(bào)道了基于Fe摻雜的2D
MoTe2納米片的新型光催化氮還原仿生系統(tǒng)绞铃。使用拉曼-熒光光譜測試系統(tǒng)（XperRam 200镜雨，Nanobase），通過拉曼Mapping
（532nm的激發(fā)光）和熒光壽命成像（485nm的激發(fā)光）來分別記錄拉曼光譜和時(shí)間分辨熒光衰減光譜儿捧。如下圖1為純物質(zhì)在532nm
激發(fā)光下的MoTe2,1% Fe-MoTe2冷离，2% Fe-MoTe2和5% Fe-MoTe2拉曼光譜圖，從圖中可以看出對(duì)于理想的2H-MoTe2結(jié)構(gòu)有三個(gè)
拉曼活性模型纯命，根據(jù)第一性原理計(jì)算和圖1中的插入圖可知，兩個(gè)明顯的峰（A1g和E12g）可被指認(rèn)為兩個(gè)振動(dòng)模式痹栖。相比較2%和5%
的Fe-MoTe2亿汞，在170cm-1（A1g）和230cm-1（E12g）振動(dòng)處可觀察到明顯的藍(lán)移現(xiàn)象，這表明低濃度的Fe離子摻雜會(huì)導(dǎo)致MoTe2
晶格對(duì)稱性的選擇性的輕微破壞疗我。
圖1 在532nm激發(fā)光下的純的MoTe2, 1% Fe-MoTe2咆畏，2% Fe-MoTe2和5% Fe-MoTe2拉曼光譜圖
圖2（a）顯示了具有代表性樣品的2% Fe-MoTe2的HRTEM（高分辨透射電鏡）顯示了連續(xù)的平面間距為0.305nm，其對(duì)應(yīng)于2H-
MoTe2的（100）晶格平面吴裤。并且四個(gè)不同地區(qū)相對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)的快速傅里葉轉(zhuǎn)換（FFT）研究了微量Fe離子摻雜的摻雜后對(duì)MoTe2
晶格的影響旧找。傅里葉圖中①和④的區(qū)域現(xiàn)實(shí)了單晶MoTe2的六方結(jié)構(gòu)，但是在傅里葉轉(zhuǎn)化圖②和③的區(qū)域內(nèi)涌現(xiàn)出了雜質(zhì)相麦牺，表明引
入的Fe離子的尺寸钮蛛，此結(jié)果從微觀結(jié)構(gòu)上直觀的說明了Fe離子的摻雜將會(huì)導(dǎo)致MoTe2部分晶格的變化。圖2（b）顯示了高角度環(huán)形暗
場（HADDF）掃描透射電鏡（STEM）和2% Fe-MoTe2納米片其相對(duì)應(yīng)的元素mapping圖剖膳，可以發(fā)現(xiàn)這些納米片的主要組成為Mo和
Te魏颓，并且Fe元素在MoTe2納米片上均勻分布。
圖2 （a）2% Fe-MoTe2的HRYEM圖和四個(gè)不同區(qū)域的電子衍射模型圖譜甸饱；
（b）2% Fe-MoTe2的HADDF-STEM mapping圖
為了表明Fe離子摻雜對(duì)催化作用的影響，此實(shí)驗(yàn)在可見光照射下分別對(duì)純的MoTe2仑濒，1% Fe-MoTe2叹话，2% Fe-MoTe2和5% Fe-
MoTe2 的光催化氮還原做了如圖3所示的測試，結(jié)果顯示在可見光照射純的MoTe2 120min后可觀察到NH3的產(chǎn)量很低墩瞳，而在有Fe離
子摻雜的條件下NH3的產(chǎn)量有了很大的提高驼壶，在2% Fe-MoTe2中NH3的產(chǎn)量為純的MoTe2 NH3產(chǎn)量的11倍，并且呈現(xiàn)單調(diào)增長的趨
勢矗烛。然而在5% Fe-MoTe2中Fe離子的摻雜對(duì)光催化有抑制作用辅柴，這表明過多的Fe離子摻雜可能是光誘導(dǎo)載流子的復(fù)合中心。同時(shí)瞭吃，通
過四次循環(huán)實(shí)驗(yàn)測試了2% Fe-MoTe2對(duì)氮還原光催化穩(wěn)定性的影響。如圖3（b）所示歪架，很明顯股冗，2% Fe-MoTe2在經(jīng)過多次循環(huán)中對(duì)
于氮還原表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，同時(shí)其化合價(jià)在經(jīng)過四次循環(huán)之后幾乎沒有明顯的變化和蚪，這表明樣品有很好的結(jié)構(gòu)和催化穩(wěn)定性止状。
圖3 （a）可見光照射下純的MoTe2, 1% Fe-MoTe2，2% Fe-MoTe2和5% Fe-MoTe2光催化氮還原攒霹；
（b）可見光下2% Fe-MoTe2氮還原穩(wěn)定性測試
因此怯疤，組成的仿生“MoFe-cofactor”可以通過Fe3+/Fe2+和Mo6+/Mo4+的單電子和雙電子的氧化還原反應(yīng)有效的促進(jìn)電荷載體的
傳送與分離。光催化測試表明Fe摻雜MoTe2的光催化氮還原活性有明顯的增長催束，并且是純MoTe2的11倍之多集峦。此方法為高效氮還原提
供了一種新型仿生二維光催化劑。
展示全部 
展示全部
