氨 (NH₃) 是一种潜在的碳中性燃料和极具前景的氢能载体，在绿色化学领域引起了广泛关注。由于具有强非极性 N≡N 三键 (941 kJ·mol^–1)，传统的 NH₃合成方法具有不利的热力学和缓慢的动力学特性，因此必须使用高压和高温 (即 15−25 MPa 和 673−873 K) 才能达到高产率。光催化N₂还原合成 NH₃被认为是最理想的替代方法之一(以 H₂O 为质子源，N₂+ 3H₂O → 2NH₃ + 3/2O₂)，具有条件温和、成本低、能耗低等优点。然而，由于光利用率低和光生电子空穴对复合速度快仍是制约N₂还原合成氨效率的主要因素。大多数催化剂只能吸收紫外线(<400 nm) 和可见光 (400-700 nm)，而占太阳光44%的近红外 (NIR) 光 (>700 nm) 无法有效利用。虽然近红外光的光子能量不足以满足大多数化学反应的需要，但原位光热转换能力在催化反应中具有巨大的应用潜力。因此，在较温和的条件下，特别是在近红外光区开发可持续的光催化N₂还原催化剂是关键问题。

河南大学白锋教授团队和吉林大学吴立新教授团队针对光催化N₂还原合成氨催化剂的光利用率低和光生电子空穴易复合这一问题展开了研究。利用含有或不含有V取代的POM (PMo₁₀V₂和PMo₁₂)，通过静电包覆到Fe离子螯合的PDA（Fe-PDA）纳米粒子上，形成NIR光热催化剂PMo₁₀V₂@Fe-PDA和PMo₁₂@Fe-PDA。Fe离子螯合后，Fe(III)-PDA的光热效应增强，在此过程中产生的Fe(II)可以很好地吸附和活化N₂。重要的是，Fe-PDA作为阳离子载体，不仅整合了光热中心和均匀分布的POMs催化中心，而且最大限度地提高了Fe和V催化位点的接近度。实验结果表明V(IV)是该反应的关键中间体。设计的FeV辅因子材料不仅吸附并活化N₂分子，还促进生成的V(V)/V(IV)和Fe(III)/Fe(II)与N₂之间的电子转移，提高电荷分离效率。与NIR光热效应相结合，大大提高了N₂还原的催化活性。PMo₁₀V₂@Fe-PDA的NH₃产量为181.1 μmol·L⁻¹，最高周转频率为1006.1 mmol·M⁻¹·h⁻¹。这项工作为在温和条件下实现光热催化N₂还原提供了一种有效的方法。

陈晓飞，河南大学材料学院讲师。2015年−2021年，吉林大学理学博士；2022年−至今，河南大学校聘副教授。主要从事多金属氧簇光热催化剂的设计制备及催化研究，以第一作者或通讯作者发表论文5篇，包括Sci.Adv., Chem. Eng. J, ACS Appl. Mater. Interfaces等。目前主持国家自然科学基金1项，河南省高校重点科研项目1项。

吴立新，1960年出生，1993年获吉林大学理学博士学位，曾在中科院长春物理所和日本北海道大学从事博士后研究。2000年起任吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室教授、博士生导师和实验室PI，现为英国皇家化学会会士。在Acc. Chem. Res.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等SCI刊物上发表论文近400余篇，获中国发明专利近20项。多次主持国家973项目课题和承担多项国家自然科学基金项目，目前担任Soft Matter副主编，物理化学学报、Polyoxometalates编委等。目前的研究方向为柔性超分子骨架与粒子超分子聚合物构筑、分子与纳米粒子精准分离、近红外光热协同催化等。

白锋，河南大学材料学院教授，执行院长。1996年−2005年，南开大学高分子化学研究所博士；2005年--2007年，清华大学，化学系，博士后；2007年−2010年，Sandia National Lab/New Mexico University，博士后；2010年−至今，河南大学黄河学者特聘教授。先后获得国家优秀青年科学基金（2014年）、河南省科学技术带头人，河南省自然科学二等奖，河南省优秀专家，河南省政府特殊津贴专家，河南省“中原**计划”科技创新领军人才，河南省科技创新杰出人才，河南省第十八届“五四”青年奖章，河南省“师带徒”标兵，开封市优秀教师等一系列荣誉。主要从事超分子自组装纳米材料的合成及应用研究，以第一作者或通讯作者发表论文30余篇，包括Nano Lett. 10篇、Chem. Rew. 1篇，Angew. Chem. Int. Ed. 2篇，Adv. Mater. 1篇，ACS Nano 3篇，iScience 1篇，授权专利20余项。

课题组网站链接：https://lab.henu.edu.cn/zw/ktz/b_f_Bai_F/ktzzjj.htm

Chen X, Wu L, Bai F. NIR photothermal enhancement to achieve high-efficiency nitrogen reduction to ammonia by polyoxometalates@Fe-polydopamine. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907006.