低压制氨可降低化肥能源成本

而不是依赖能源消耗大的Haber-Bosch工艺生产的氨，使用一种可以在环境压力下破坏氮-氮三键的催化剂，当地的肥料合成很快就可能实现。

氨是化肥的关键成分之一，它是通过唯一能可靠地破坏强氮键的反应——哈伯-博斯法(Haber-Bosch process)——大规模生产的。然而，这种反应需要极端的条件——大约20MPa的压力和至少400°C的温度——这需要专门的设备和大量的能量。目前，Haber-Bosch工艺每年生产约1.4亿吨氨，消耗约2%的世界能源产出。

攻克低温合成氨是化学领域的终极目标之一

李维·汤普森，密歇根大学

然而，由Hideo细野豪志和日本东京工业大学的王俊杰，有一天可以减少这些巨大的能源需求:一种镧钴硅(LaCoSi)催化剂，可以在环境压力下破坏氮-氮键。在400°C的温度下，这种催化剂在相同条件下制造氨的效率是其最接近的竞争对手氮化钴钼的10倍。与LaCoSi性能相近的另一种催化剂含有稀有而昂贵的金属钌。

LaCoSi是一个金属间化合物家族之一，它包含一个稀土，一个过渡金属和一个p块元素。在这种情况下，钴是非常富电子的，这使得它可以破坏稳定的键，如H键₂或者N₂债券。这意味着决定速率的步骤不是缓慢而耗能的氮解离。

细野说:“在迄今为止的许多报告中，氨合成的活化能是最低的。”LaCoSi的秘密是一个奇怪的“热原子”机制:在催化剂表面吸附氮时释放的能量有助于打破三键。

“相比之下，这项工作中报道的催化剂可能不如工业中使用的铁基和钌基催化剂有效，尽管它优于一些钴基催化剂，”他说平陈他是中国科学院低温氨合成专家。美国密歇根大学的化学工程师补充说:“我很想看看是否有什么真正的亮点，无论是在合成、放大还是与现有系统的兼容性方面。利瓦伊·汤普森．

尽管如此，汤普森称细野和王的工作“相当令人兴奋”。他说:“处理低温合成氨是化学领域的终极目标之一。”东京大学的科学家们现在正在进行更大规模的实验，为此他们需要提高催化剂的表面积。

“这是一个非常重要的领域的一项非常有趣的工作，而且这个领域正变得越来越具有话题性，”他表示赞同贾斯汀·哈格里夫斯英国格拉斯哥大学催化材料研究员。他补充说:“随着可再生氢资源的不断增加，人们希望在更局部的范围内生产氨，例如用于当地的化肥生产或能源储存。”我认为(这项研究)将刺激更多的活动。