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    3月5日，北京大學化學與分子工程學院發布一重磅消息：常溫常壓水相電催化合成氨領域獲得突破！消息一出，立刻掀起業內一陣狂熱。對于農資圈來講，第一印象無疑是：以后難道用水就能造出尿素？

    眾多周知，合成氨工業對國民經濟與社會發展具有舉足輕重的作用。工業上廣泛采用的Haber-Bosch方法通過高溫高壓（300–500攝氏度，100–200個大氣壓）等苛刻條件來促使高純氫氣和氮氣在鐵基催化劑表面進行反應生成氨，其能量和氫氣都來自于化石燃料（如甲烷等），表現出高能耗、高化石燃料消耗和高二氧化碳排放等缺點。

    電催化氮還原反應（總反應為N2 + 3H2O→2NH3 + 1.5O2）提供了一種可持續合成氨的新路徑。該反應在常溫常壓下即可進行，以大量易得的水與氮氣（空氣）作為反應原料，以可持續能源（太陽能，風能等）產生的電能作為能量來源，即可實現“零排放”合成氨。

    然而，電化學合成氨技術仍面臨重大挑戰，其發展嚴重受制于現有催化劑非常低下的選擇性與活性。若要將該技術實用化，就必須同時大幅提升催化劑的選擇性與活性。

    然而，現有研究經驗與理論表明，該反應催化劑普遍面臨嚴重的“選擇性-活性”兩難問題：具有理論高活性的催化劑通常會導致激烈的析氫副反應，從而表現出低的反應選擇性；而可能具有高選擇性的催化劑對氮的吸附又過強，導致產物難以脫附，表現出過低的反應活性。因此，為取得電催化合成氨研究進展，大幅提高催化劑的選擇性與活性，就必須突破現有理論，發展新型催化劑與催化體系。

    北京大學化學與分子工程學院張亞文、嚴純華課題組與北京理工大學殷安翔課題組，該方法在常溫常壓（25攝氏度，1個大氣壓）下，從水和氮氣出發，即可實現高選擇性（電子利用率高于66%）和高速率（3.4gNH3g–1h–1）產氨。該方法較目前已有報道有數量級上的提升，為電化學合成氨的實用化提供了可能。

    值得一提的是，該催化體系還具有廣泛適用性。堿金屬的促進作用不僅限于鉍催化劑，堿金屬的促進作用還適用于一系列常用催化劑（如Pt、Au等）。此外，該催化體系對具有重要能源與環境意義的二氧化碳電催化還原反應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化為水與空氣反映，解決了對煤和天然氣等能源的依賴性，不再需要消耗大量的能源。

    2、高溫高壓操作環境變為低溫低壓，進一步簡化了工業生產的繁瑣過程，同時可能會減少一些列裝置安全問題。

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

    文章來源：農資導報（訂閱號：nzdbwx）