具有高级功能的纳米器件的实现需要开发新的有效方法，将小的构建单元组合成所需的结构。介晶是一类新的超结构，通常由晶体结构有序的纳米粒子组成。沿着介晶内部网络的高效电子流动有利于光生载流子的长距离传输和电荷分离。钒酸铟(InVO4)作为原钒酸盐的一种，具有窄的带隙能量，作为一种高效的光催化剂在可见光下进行水分解、CO₂光转换和可见光环境净化等方面得到了广泛的研究。然而，由于电荷复合严重、活性催化位点差和光吸收低，获得的InVO₄的光催化性能仍然不理想。NH₃是合成各种商业化学品和氮基肥料的基本原料。光催化固N₂被认为是一种节能和环境友好的策略。

有鉴于此，南京大学邹志刚院士、周勇教授和东南大学王金兰教授等人，一步，高收率合成了具有立方骨架和中空内部结构的复杂InVO₄介晶超结构。

本文要点

1）这种的超结构由无数纳米立方体单元组成，紧密地堆叠对齐排列，并具有相同的晶体取向。通过对介晶演化过程的细致追踪和对中间体的密切观察，提出了该独特介晶生长的反应限制聚集(RLA)和奥斯特瓦尔德成熟过程的协同作用。

2）通过对InVO₄介晶超结构的光催化性能的评价，将N₂固定为NH₃，实现了高的转换效率，分别是分散的纳米立方体类似物和相应的块体材料的近4倍和8倍。单粒子表面光电压(SPV)光谱和共焦荧光光谱测量均表明，InVO₄介晶的显著光催化活性主要来自于其长程有序超结构，通过为粒子间电子的各向异性流动创造一条新路径，可以显著延缓电子-空穴对的复合。

3）此外，由纳米立方体之间的间隙形成的介晶骨架中丰富的介孔，不仅提供了丰富的活性催化位点，而且缩短了载流子在表面扩散的距离，减少了在体内的重组，使得反应物和产物的高效质量传输成为可能。中空内部还可以作为潜在的光子陷阱，允许入射光的多重散射捕获更多的光子，从而产生更多的电子-空穴对，从而提高光催化氮还原性能。InVO₄ 介晶可以在 385 nm 波长下以 0.50% 的量子产率将 N₂ 固定为 NH₃。

参考文献：

Qiutong Han et al. Hollow InVO₄ Nanocuboid Assemblies toward Promoting Photocatalytic N₂ Conversion Performance. Advanced Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adma.202006780

https://doi.org/10.1002/adma.202006780