【引言】
目前对大气中的单分子固定，大多是通过工业
Haber-Bosch
反应，但是该方法高温高压的反应条件对于设备要求较高，因此是温和条件的固氮研究一直是科学家梦寐以求，因此，科学家在生物酶催化，有机金属仿生催化，光催化和电催化等方面开展了一系列的研究。在光催化固氮领域，
1997
年
Schrauzer and Guth
就已经开始研究利用太阳能来固定空气中的氮气分子。但是，由于
N
≡
N
三键
(
键能约为
940.95 kJ mol
-
1)
十分的牢固的限制，因此光催化固氮一直以来
没有取得较大进展，为此科学家也一直在探索追寻。
【成果简介】
最近，华中农业大学陈浩教授与日本国家材料研究所叶金花教授合作
（共同通讯作者）
，
在
Adv. Mater.
上发表一篇名为
Light-Switchable Oxygen Vacancies in Ultrafine Bi
5
O
7
Br Nanotubes for Boosting Solar-Driven Nitrogen Fixation
in Pure Water
文章
.
该工作在低温条件下合成平均直径只有
5nm
的高比表面的超细
Bi
5
O
7
Br
纳米管。该团队利用
光照控制氧空位的形成，在没有牺牲试剂和贵金属以及可见光（
λ>400nm
）条件下，在纯水中将固氮速率提升至
1.38mmolh
-1
g
-1
，将
N
2
转化为
NH
3
效率提升到了一个新的提高。
【图文导读】
图一
低温湿法合成超细
Bi
5
O
7
Br
纳米管示意图
图二
超细
Bi
5
O
7
Br
纳米管催化剂的结构表征
(a)
XRD
图谱
(b)
晶面结构
(
c-e)
不同倍率的透射电镜图
(
f–k)
Bi, O, Br
三种元素的
HADDF-STEM-EDS mapping
图
作者采用
high-resolution TEM
和
HAADF-STEM
直接观察到超细纳米管结构，而且对晶面晶格的分析得出该纳米管暴露了大量（
312
）晶面。通过对该晶体结构的进一步分析发现
Bi
5
O
7
Br
晶胞氧原子所占比例较大，这一点奠定了大量的氧空位形成的基础。
图三
TPD
、
XPS
、
ESR
、
DRS
、电子能级图、
TRPL
图谱表征
(a)
氮气吸附
-
脱附等温曲线（里面为光照前后
N
2
程序升温脱附
曲线）
(b)
Bi
元素的
XPS
高分辨图谱
(c)
BiO
Br
与
Bi
5
O
7
Br
的
ESR
图谱
(d)
光照前后
Bi
5
O
7
Br
的紫外可见吸收光谱图
(e)
Bi
5
O
7
Br
电子能级图
(f)
Bi
5
O
7
Br
时间分辨光致发光衰减曲线
氮气吸附
-
脱附等温曲线研究表明
Bi
5
O
7
Br
具有较高的比表面积为
96.56 m
2
g
-
1
，而
Bi
5
O
7
Br
纳米管表面自身暴露了大量的氧原子，这点对于形成大量的氧空位提供前提条件。为了探究光照前后
