我国科学家实现温和条件下以氮气和水为原料直接合成氨：新科技推动合成氨产业变革
（图片来自网络）
IT之家 12 月 18 日消息，中国科学院大连化学物理研究所能源催化转化全国重点实验室团队传来重大突破！
该团队创新性地提出“反应耦合”与“双位点协同”策略，在 100 至 320°C 的温和条件下，实现了以氮气和水为原料直接合成氨，为发展短流程、低能耗的合成氨技术提供了新途径。
氨（NH₃）是现代农业和化工生产的核心原料。传统合成氨工艺依赖高纯氢气，能耗高且纯化步骤复杂。若能直接用水作为氢源，结合大气中的氮气，有望大幅缩短流程、降低能耗与成本。
然而，氮气与水直接反应存在两大挑战：一是热力学上反应极不利（ΔG 远大于 0），二是水分子及含氧中间体会竞争催化剂活性位点，抑制反应。团队针对这些难题提出系统性解决方案。
在热力学层面，团队引入一氧化碳（CO）调变反应热力学，利用其与水中氧原子的强放热反应，将原本吸热的反应转变为热力学有利反应，打破氮气与水反应的热力学限制；在动力学层面，设计构建了 Au/α-MoC₁-x 双位点催化剂，界面钼（Mo）位点负责吸附活化氮气（N₂）和水（H₂O）生成氨，界面金（Au）位点则吸附 CO 作为“氧受体”移除残余氧，二者协同实现氮气活化、水分解、加氢与氧移除等多步骤催化循环。
该“反应耦合”与“双位点协同”策略使得原本不可行的反应，在 100°C 低温下即可启动，320°C 时产氨速率达 1396 μmol g⁻¹ h⁻¹，较相同条件下利用氢气作为氢源的体系性能高出 2 倍以上。该工作不仅验证了温和条件下氮气和水直接合成氨的可行性，更在原理上为开发其他直接用水作为氢源的高效催化加氢过程提供了借鉴。
相关研究成果以《Direct Ammonia Synthesis from Nitrogen and Water at Mild Conditions》为题，于 12 月 2 日发表于权威学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society），该项目获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项科研资助。
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