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 　　3月5日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院發(fā)布一重磅消息：常溫常壓水相電催化合成氨領(lǐng)域獲得突破!消息一出，立刻掀起業(yè)內(nèi)一陣狂熱。對(duì)于農(nóng)資圈來(lái)講，第一印象無(wú)疑是：以后難道用水就能造出尿素?

　　眾多周知，合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展具有舉足輕重的作用。工業(yè)上廣泛采用的Haber-Bosch方法通過(guò)高溫高壓(300–500攝氏度，100–200個(gè)大氣壓)等苛刻條件來(lái)促使高純氫氣和氮?dú)庠阼F基催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)生成氨，其能量和氫氣都來(lái)自于化石燃料(如甲烷等)，表現(xiàn)出高能耗、高化石燃料消耗和高二氧化碳排放等缺點(diǎn)。

　　電催化氮還原反應(yīng)(總反應(yīng)為N2 + 3H2O→2NH3 + 1.5O2)提供了一種可持續(xù)合成氨的新路徑。該反應(yīng)在常溫常壓下即可進(jìn)行，以大量易得的水與氮?dú)?空氣)作為反應(yīng)原料，以可持續(xù)能源(太陽(yáng)能，風(fēng)能等)產(chǎn)生的電能作為能量來(lái)源，即可實(shí)現(xiàn)“零排放”合成氨。

　　然而，電化學(xué)合成氨技術(shù)仍面臨重大挑戰(zhàn)，其發(fā)展嚴(yán)重受制于現(xiàn)有催化劑非常低下的選擇性與活性。若要將該技術(shù)實(shí)用化，就必須同時(shí)大幅提升催化劑的選擇性與活性。

　　然而，現(xiàn)有研究經(jīng)驗(yàn)與理論表明，該反應(yīng)催化劑普遍面臨嚴(yán)重的“選擇性-活性”兩難問(wèn)題：具有理論高活性的催化劑通常會(huì)導(dǎo)致激烈的析氫副反應(yīng)，從而表現(xiàn)出低的反應(yīng)選擇性;而可能具有高選擇性的催化劑對(duì)氮的吸附又過(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致產(chǎn)物難以脫附，表現(xiàn)出過(guò)低的反應(yīng)活性。因此，為取得電催化合成氨研究進(jìn)展，大幅提高催化劑的選擇性與活性，就必須突破現(xiàn)有理論，發(fā)展新型催化劑與催化體系。

　　北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院張亞文、嚴(yán)純?nèi)A課題組與北京理工大學(xué)殷安翔課題組，該方法在常溫常壓(25攝氏度，1個(gè)大氣壓)下，從水和氮?dú)獬霭l(fā)，即可實(shí)現(xiàn)高選擇性(電子利用率高于66%)和高速率(3.4gNH3g–1h–1)產(chǎn)氨。該方法較目前已有報(bào)道有數(shù)量級(jí)上的提升，為電化學(xué)合成氨的實(shí)用化提供了可能。

　　值得一提的是，該催化體系還具有廣泛適用性。堿金屬的促進(jìn)作用不僅限于鉍催化劑，堿金屬的促進(jìn)作用還適用于一系列常用催化劑(如Pt、Au等)。此外，該催化體系對(duì)具有重要能源與環(huán)境意義的二氧化碳電催化還原反應(yīng)同樣具有顯著的提升作用。

　　解讀——初步做了以下分析：

　　1、從煤炭、天然氣、石油等原料同空氣反映轉(zhuǎn)化為水與空氣反映，解決了對(duì)煤和天然氣等能源的依賴(lài)性，不再需要消耗大量的能源。

　　2、高溫高壓操作環(huán)境變?yōu)榈蜏氐蛪海�進(jìn)一步簡(jiǎn)化了工業(yè)生產(chǎn)的繁瑣過(guò)程，同時(shí)可能會(huì)減少一些列裝置安全問(wèn)題。

　　3、合成氨的下游——尿素的成本，可能也會(huì)因此得到空前的釋放，成本更低也不是不可。

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