光催化硝酸盐还原反应（PNitRR）为同时实现氨合成和环境修复提供了一条极具前景的途径。目前，大量半导体材料包括金属氧化物、氮化碳、金属硫化物及金属有机框架（MOF）等已被应用于PNitRR。由于难以同时满足（i）光生电荷的高效分离、（ii）反应物（NO₃^-）的局部富集、（iii）产物（NH⁴⁺）的及时脱附以及（iv）竞争性析氢反应（HER）的有效抑制，上述催化剂在纯水中的性能受到明显限制，氨产率低于0.5 mmol g_cat^-1 h^-1。

作为一种新兴的方法学，纳米建筑学旨在将纳米技术与其他科学领域结合，以纳米材料为基本单元创制功能性材料体系，实现性能提升。受此启发，华东师范大学刘超研究员和余承忠教授创新性地提出了光催化剂的纳米建筑学设计，其核心思想在于选择合适的纳米功能单元进行组装，用于构筑可同时满足PNitRR四方面关键需求的纳米屋异质结光催化剂，显著提升产氨效能。

在纯水体系中，NMCZ的光催化氨产率为2454.9 μmol g_cat^-1 h^-1，高于NMC（1103.4 μmol g_cat^-1 h^-1），NH2-MIL-125（40.6 μmol g_cat^-1 h^-1），Co(OH)₂（632.3 μmol g_cat^-1 h^-1）及ZIF-8（未检测到产物）。在400 nm处，NMCZ的表观量子效率高达8.02%，优于大多数已报道光催材料。此外，作为PNitRR的主要竞争反应，NMCZ的HER行为受到明显抑制，其H₂产率仅为5.8 µmol g^-1 h^-1，远低于NMC（65.6 µmol g^-1 h^-1）。性能测试结果表明S型异质结的纳米屋设计可以显著增强PNitRR的活性和选择性。

系列原位-非原位表征结合理论模拟揭示了纳米屋设计在调控S型异质结反应微环境方面的重要作用。在PNitRR过程中，带正电荷、多孔且疏水的ZIF-8墙壁/屋顶不仅可以通过静电相互作用促进异质结周围NO₃^-的局部富集和NH₄⁺的快速释放，还可以有效排斥水分子进而抑制HER。加之S型异质结优异的电子空穴分离效率和氧化还原能力，NMCZ光催化剂的纳米屋设计完美囊括了上述PNitRR过程中的各个方面，因而表现出优异的产氨性能。