2025年4月，我校吕健教授团队钟洲老师在《 ACS Catalysis 》期刊上发表题为“ Oxygen and Bromine Vacancies Synergistically Induce Local Polarization Electric Field for Enhanced Photocatalytic Nitrogen Fixation on BiOBr ”的研究论文，为光催化固氮研究提供了重要科学依据。
该研究中，分析测试中心微观组成形貌分室利用全自动原子力显微镜，鉴定了BOB及其各种缺陷型的性质，为其提供了有力支撑。
光生电荷分离效率低，会严重降低光催化固氮效率。众所周知，缺陷引起的局部极化电场（LPEF）可以增强电荷分离，但与纯相中不同类型缺陷相关的协同效应和机制仍然知之甚少。本研究中成功合成了无缺陷的溴化铋（BiOBr；BOB），以及单空位（BOB-VBr和BOB-VO）和双空位（BOB-VBrO）缺陷型类似物，并全面表征了这些特定空位的存在。
值得注意的是，在液-固双相体系中，双空位BOB-VBrO的光催化NH3生成率最高，分别是BOB、BOB-VBr和BOB-VO的6.1、1.5和1.4倍。此外，在气-液-固三相体系中，BOB-VBrO的NH3生成能力达到了惊人的978μmol g−1 h−1。光电化学测试显示，BOB-VBrO的光转换效率最高，其次是BOB-VO、BOB-VBr和BOB。BOB-VBrO内部电效应的相对强度也明显较高，分别是BOB-VO、BOB-VBr和BOB的1.8倍、2.4倍和3.9倍。Br和O空位协同诱导了[O]/[Br]和[Bi]层之间的LPEF。原位辐照X射线光电子能谱表明，低聚物的O和Br空位可以协同增强LPEF，从而促进光生电子从O/Br转移到Bi。此外，BOB-VBrO在光催化固氮方面的实际可行性得到了验证，可以生产用于植物生长的液体氮肥，揭示了其在农业生产中的潜在应用。
Asylum Research MFP-3D-BIO 融合了原子力显微镜和光学显微镜的功能，是一款具有高成像分辨率、力测量性能和多功能性的原子力显微镜。此外，它还能够与全系列的技术相集成，使用简便，可在液体环境下对柔软的样品进行高分辨率成像，也适用于力谱和纳米力学研究等。其多功能性可满足多种不同需求。
分析测试中心微观组成形貌分室配备完善的光学显微成像系统与电子显微成像系统，包括全自动原子力显微镜、激光共聚焦显微镜、透射电镜、扫描电镜、石蜡切片与扫片系统等，广泛服务于各个研究与应用领域。
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论文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.5c00818
分析测试中心
2026年1月21日
