氨是重要的無機化工產品之一，合成氨工業在國民經濟中占有重要地位。液氨可直接用作化肥，農業上使用的氮肥如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復合肥，都以氨為原料。合成氨是大宗化工產品之一，世界每年合成氨產量已達1億噸以上，其中約80%用于化學肥料，20%用作其它化工產品的原料。同時，所有生物體都需要氮元素來建立蛋白質、核酸和許多其他生物分子。

雖然氮氣約占地球氣體的78%，但它不能被大多數生物直接吸收，主要因為N-N共價三鍵高的電離能導致其十分穩定。通過經典的Haber-Bosch工藝將N2固定在NH3上必須在鐵基催化劑存在的條件下，在苛刻的反應條件下進行(15-25 MPa，300-550℃)。提供反應條件需消耗世界能源供應的1-2%，每年約產生2.3噸二氧化碳。目前，用于NH3合成的原料氫氣主要來自甲烷的重整，每年約消耗世界天然氣產量的3-5%，并釋放出大量的氧化碳。

鑒于化石燃料短缺和全球氣候變化，通過減少能源需求過程的固氮是一項具有挑戰性和長期性的目標。利用太陽能光催化技術將太陽能轉化為化學能，已被認為是解決未來可再生能源的最佳途徑之一。

二維納米材料因其獨特的層板結構，大比例暴露活性位等優勢，在光電催化方面展現了優越的性能，引起科研人員的廣泛關注。層狀雙氫氧化物(水滑石，LDH)因其層板由多種組分構成、層板厚度可調等優勢，在催化方面展現了極強的可調控性。中科院理化所張鐵銳研究員團隊通過簡單的共沉淀方法成功制備了一系列MIIMIII-LDH(MII=Mg，Zn，Ni，Cu;MIII=Al，Cr)納米片光催化劑。X射線吸收精細結構，低溫電子順磁共振和正電子湮滅壽命測量表明，超薄LDH納米片由于富氧缺陷，結構形變和壓縮應變，增強了對N2分子的吸附和光生電子從LDH光催化劑轉移到N2，從而促進了NH3的有效合成(特別是CuCr-LDH納米片，其在500nm處量子產率仍能達到?0.10%)。這項研究工作顯示，在常溫常壓和可見光或直接太陽輻射下，基于LDH將N2還原成NH3是一種極其有潛力和希望的新途徑。