本报讯 近日,中国科大熊宇杰教授团队提出基于等离子体和电催化耦合的绿氨合成技术的标准化实验方案。该技术仅需空气和水作为原料,利用可再生电能作为能源,能够在常温常压的条件下快速合成氨。相关研究成果发表于《自然·协议》。
该技术采用“两步法”设计,即前端通过等离子体活化空气中的氮气生成氮氧化物,后端再将氮氧化物溶于水形成硝酸根,最后经电催化高选择性地还原为氨。与传统氮气还原反应相比,该技术规避了活化难、速率低的问题,同时为电催化硝酸根还原提供了稳定可控的氮源。此外,电催化反应所需的氮氧化物原料也可以从工业含氮废气中获取,这为废弃物的资源化利用带来了新的可能性。
论文详细阐述了该系统的基本原理,就催化剂制备、反应器配置、运行参数控制以及数据分析方法提供了标准化的指导。该研究为绿氨合成的可重复性实验和系统优化提供了可操作性的技术框架,有望推动分散式可持续合成氨技术的发展。
中国科大熊宇杰教授、天津工业大学刘敬祥教授(原中国科学技术大学特任副研究员)和中国科学院电工研究所邵涛研究员为共同通讯作者。
(化学与材料科学学院 精准智能化学全国重点实验室 科研部)