由于光催化氮气还原反应中活性中间体浓度低、寿命短，对其进行直接结构表征具有挑战性，这往往限制了对反应机理的光谱学或计算推断。
南京大学左景林团队报道了通过动态配位聚合物中的光诱导单晶到单晶转化，成功捕获了用于氮气活化的配位不饱和双核中间体的晶体结构。初始结构 NJUZ‑Zn 是一种高效的光催化氮气还原催化剂，含有稳定的 [Zn²⁺‑(N≡N)⁻‑Zn²⁺]位点，其中存在桥连氮气阴离子。光照后，单晶 X 射线衍射观察到氮气阴离子解离，生成不饱和的 [Zn²⁺…Zn⁺] 中心。拉曼光谱和同位素追踪实验证实了双金属位点上 ¹⁴N₂与 ¹⁵N₂的可逆交换，表明催化过程中饱和态与不饱和态之间存在动态相互转化。这些结果揭示了一种光催化机理：桥连氮气阴离子解离产生活性双金属中间体，在常温常压下持续捕获并活化外界氮气生成氨。该工作为光催化固氮催化剂中关键中间体提供了明确的结构证据，为理解反应路径和指导可持续催化合作金属位点的合理设计提供了蓝图。相关成果发表于《National Science Review》上。
文献核心内容（通俗解释）
这篇文章讲了一件里程碑式的事：
科学家在一种叫金属有机框架（MOF）的晶体材料里，第一次用 X 光单晶衍射直接 “看清” 了氮气被光催化变成氨的关键中间步骤。
简单说：材料里的两个锌原子会在光照下，把已经吸附的氮气离子“松开”，变成一个缺电子的活性空位；这个空位再重新抓住外界的氮气，不断循环，就能在常温常压下把空气里的氮气变成氨。
以前大家只能推测这个过程，现在直接拍到了结构，以后就能据此设计更高效、更便宜、更环保的人工固氮催化剂。
图片说明
图 1. NJUZ‑M 的结构设计与晶体结构
图 2. NJUZ‑M（M=Zn、Cd）的结构表征图
图 3. ¹⁵N₂氛围下不同光催化反应时间 NJUZ‑M 的拉曼光谱
图 4. NJUZ‑M 可能的光催化氮气还原反应路径
图 5. NJUZ‑M 在光催化氮气还原过程中的循环机理示意图
文献 DOI
10.1093/nsr/nwag253
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