在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学所光化学实验室赵进才团队章宇超等自2021年以来一直致力于光电催化直接氨氧化体系的研究，陆续发展了赤铁矿（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202214580 ）、钒酸铋（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202316218）、硅阳极（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202423457）等体系，并揭示了相关的N-H活化机制（Nat. Commun. 2025, 16, 8676）。

最近，章宇超等进一步深入研究了光电催化氨氧化反应的氢键网络及阳离子效应机制，揭示了水分子的氢键受体在加速 N–H 键断裂过程中起关键作用，而水分子对氨分子的氢键给体作用则会抑制氨分子的亲核进攻以及 N–N 键的形成。研究进一步引入碱金属阳离子以调控氢键给受体作用，发现大尺寸阳离子有助于破坏水分子与氨分子之间的氢键，由此形成的孤立水分子与氨分子可强化氢键受体作用、削弱氢键给体作用，使 BiVO₄光阳极光电催化氨氧化反应活性提升8 倍。本研究从分子层面揭示了氢键作用在氨氧化反应机理中的本质，并为构建高效氨氧化体系提供了理论依据。相关研究成果发表于Journal of the American Chemical Society（https://doi.org/10.1021/jacs.5c18983）上，并被选为Supplementary Cover。文章的第一作者为博士生陈振霖和党昆，通讯作者为章宇超研究员。

氢键给受体作用示意图

光化学实验室 

2026年3月13日