g-C₃N₄作为一类不含金属的NRR光催化剂，具有低成本下大量合成的特征。重要的是，它可以很容易地官能化以增强光催化活性。然而，由于NRR的机理难以确定以及N缺陷的参与，使得g-C₃N₄基光催化剂用于NRR受到严重怀疑。近日，中科院固体物理所] Haimin Zhang，斯威本科技大学 Chenghua Sun，格里菲斯大学Huijun Zhao等多团队合作，合成了氰基和K⁺嵌入改性的g-C₃N4（mCNN）光催化剂，该催化剂具有宽的可见光收集能力和优异的光催化NRR活性（NH₃产率：3.42mmol g^-1h^-1）。作者将合成的mCNN用作模型光催化剂去理解涉及-C≡N型活性位点光催化NRR的机理。结合实验和理论研究发现，mCNN中的-C≡N可以借助于插入的K⁺通过类似于Mars-van Krevelen过程的途径再生。结果证实，氰基的再生不仅提高了光催化活性，维持了催化循环，而且稳定了光催化剂。该工作解决了g-C₃N₄基光催化剂应用于NRR的关键问题，这对通过缺陷工程提高g-C₃N₄基NRR光催化剂性能的未来发展非常有利。

Weikang Wang, Haimin Zhang*, Chenghua Sun*, Huijun Zhao*, et al. K⁺ Ion Assisted Regeneration of Active Cyano Groups in Carbon Nitride Nanoribbons for Visible‐Light Driven Photocatalytic Nitrogen Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI:10.1002/anie.201908640

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908640