在环境条件下高效制备氨的新型催化剂|《自然-通讯》论文

本周《自然-通讯》Ambient ammonia synthesis via palladium-catalyzed electrohydrogenation of dinitrogen at low overpotential报道了一种能够在环境条件下将氮通过电化学转化为可用、可存储的氨的催化剂。这一发现为制备氨带来了已知最有效的方法之一。

Pd/C催化剂的结构和组成表征。

Wang et al.

日益增长的全球人口将需要更多的粮食和能源生产，而这种粮食生产将需要更多的富氮肥料来满足作物的化学需求。世界上使用的大部分氮是通过工业哈柏法（Haber-Bosch process）制备的，这种方法将空气中的氮转化为氨。尽管全球的氨生产规模达百万吨级，但哈柏法的效率非常低，而且能源成本高昂。除此之外，另一种方法是在环境条件下使用电能来驱动氨合成。然而，过去的研究显示，这种方法产量低、效率低。

美国中佛罗里达大学的Xiaofeng Feng及其同事在本文中介绍了一种催化剂，它由导电碳载体上的钯纳米颗粒组成，可通过水和电将氮转化为氨。作者表明，通过这些纳米粒子制备氨，其效率和选择性比过去使用这种方法的尝试更高。通过使用中性水，作者能够抑制经常困扰该领域研究的不良副反应。

利用 Pd/C催化剂将氮电解还原合成氨。

Wang et al.

虽然存在其它关于使用电、水和氮来制造氨的报道，但检测到的氨可能是由空气或实验室中的污染物产生的。而在本文所述的研究中，作者能够证明气态氮被转化为合成氨。ⓝ