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氨（NH₃）作为重要的化工原料和清洁能源载体，在农业、工业及能源储存等方面具有广泛应用。然而，传统的哈伯-博世法在高温高压下生产氨，耗能巨大且碳排放高。为实现氨生产的碳中和，研究人员致力于开发以光为驱动的新型氮气固定方法，以温和的条件将氮气（N₂）转化为氨。此次综述论文系统分析了几种光驱动氮气固定方法，包括光催化、光电催化、光伏-电催化及光热催化，并对未来氨生产技术的发展进行了展望。
成果简介
该论文回顾了目前光驱动氮气固定的最新研究进展，详细比较了不同技术的优缺点和挑战，着重讨论了提升氮气还原反应（NRR）效率的策略。此外，论文还从技术经济角度分析了绿色氨生产技术的前景，为未来碳中和氨生产提供了重要参考。
研究亮点
多种光驱动氮气固定方法：总结了光催化、光电催化等多种路线的最新进展，提供了绿色氨生产的多元选择。
技术与成本对比：基于实验结果和技术经济分析，深入讨论了不同方法在产氨效率和成本方面的差异。
未来氨生产的潜在应用：展望了氨在储能、农业、工业等方面的应用潜力，为未来能源转型提供了可能路径。
配图精析
图1：展示了过去十年中光驱动氮气还原反应（NRR）研究的趋势。（a）柱状图显示了光催化、光电催化等不同技术在NRR领域的研究文章数量的增长趋势。（b）小图为NRR相关专利数量的年增长情况，反映出研究和技术转化的活跃程度。
图2：氮气分子的分子轨道结构示意图。图中展示了N₂分子中的NRN三键和非键电子对的分布，说明了氮气化学惰性的原因。其高能隙结构是电子注入的障碍，使其在催化剂表面活化困难。
图3：NRR、HER和OER的能量图，展示了这些反应的氧化还原电位。（a）示意图展示了光吸收、光生电子-空穴对的生成及其迁移到半导体表面的过程。（b）显示了不同反应的能垒和电子转移过程，强调了NRR中所需的能量和竞争反应的选择性问题。
展望
该综述论文提供了光驱动氮气固定技术的全景图，为氨的绿色生产开辟了新路径。通过不同方法的比较，该研究为实现碳中和氨生产提出了可行的策略与挑战。未来研究将重点突破光催化材料的活性和选择性，为氮气还原反应在工业化应用中的推广奠定基础。
文献信息
期刊：Chemical Society Reviews
DOI：10.1039/d3cs01075a
原文链接：https://doi.org/10.1039/d3cs01075a
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