在催化、光催化和传感等领域，特别是在能源和环境光催化领域，（氮）氧化物具有广泛的应用。
（氮）氧化物是光催化领域一类重要的无机半导体材料，其具有光谱吸收范围宽、导价带能级位置合适、光化学稳定性好等优势。
然而，此前人们一直缺乏高效的氮氧化物合成手段。利用氨气流在高温下氮化氧化物前驱体，是合成氮氧化物的传统方法，其存在氮化动力学慢、合成周期长、温度高等问题，且合成的材料通常存在缺陷密度大、部分材料在合成中结构易破坏以至于难以合成等问题。
为此，中科院大连化物所章福祥研究员和团队，开拓出一种采用低功函金属粉末（如：Mg、Al、Zr 等）来辅助氮化的新方法。课题组将该方法命名为：金属粉辅助氮化方法。
图 | 章福祥（来源：章福祥）
在活泼金属单质的作用之下，该方法可以显著促进前驱体氧化物中金属-氧键的活化，从而能够提升氮化的动力学，进而可以实现温度更低、耗时更短的氮化合成。
此外，采用金属粉辅助氮化方法获得的氮氧化物产物，其缺陷态密度较低，因此可以大幅提升材料的光催化分解水制氢性能。
此前，采用传统合成方法根本无法合成氮氧化物新材料。而采用本次方法，则能成功合成氮氧化物新材料，这为实现氮（氧）化物高效转化太阳能至化学能奠定了基础。
整体来看，该成果主要体现了合成方法的创新，有望用于氮（氧）化物类材料的规模化生成，更重要的是采用这种新方法有望制备出具有高效太阳能光化学转化能力的目标材料。
就本次成果的研究背景来说：多年来，氮（氧）化物合成动力学的缓慢发展，一直制约着该类材料的开发。
十几年前，章福祥接触到氮（氧）化物材料，自那时起他便开始致力于光催化全分解水制氢的应用。
针对光催化性能一直受制于材料的高缺陷密度、以及苛刻的氮化合成环境等难题，他和团队一方面致力于氮氧化物合成方法创新，另一方面致力于不同结构的氮（氧）化物开发，以期显著提升氮（氧）化物类光催化材料的太阳能光化学转化性能。
其表示：“就合成方法创新而言，我们最早通过采用熔融盐辅助氮化，来加快反应物质的传质扩散，进而通过溶剂化的作用，在一定程度上加快氮化动力学。”
另外，他们还通过选择一些层状氧化物或隧道状氧化物作为前驱体，以及通过提高氨气流的扩散速率来提高氮化动力学。
迄今为止，课题组已经开发二十余例具有中国自主知识产权的可见光催化新材料，也取得了相对较好的光催化分解水性能。但是，氮化动力学的提升作用始终不够理想。
另外，章福祥所在的催化基础国家重点实验室，长期从事催化基本过程机制认识方面上的研究。基于实验室的过往积累，他和团队一直在思考的是：如果将氮（氧）化物的合成看成一个化学反应，能否通过加入催化剂来加速这个氮化反应？
因为在氮氧化物的合成中，前驱体中的金属-氧键打开是重要的一环。所以，他们一直在想是否存在可以有效打开前驱体金属-氧键的催化剂？
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