元素百科日本的研究表明,低压氨的生产可以降低化肥的能源成本。在温和条件下破坏氮三键的钴催化剂可以完全改变小氨的合成。当地的肥料合成可能很快就会有催化剂,并在环境压力下破坏氮三键。

氨是化肥的关键成分之一,它是唯一能够可靠地打破强二氮键的反应——Haber–bosch工艺-大规模生产。然而,这种反应需要极端条件-20左右 mpa的压力和温度至少为400°C——这需要专业的设备和大量的能量。目前,Haber-Bosch公司每年生产约1.4亿吨氨,消耗全球2%的能源产量。
然而,日本东京工业大学的Hideo Hosono和Junjie Wang领导的一个研究小组发现,有一天它可能会减少这些巨大的能源需求:一种可以在环境压力下破坏氮键的钴硅(LaCoSi)催化剂。在400°C时,催化剂与最接近的竞争对手(钴)–钼氮化物)在相同条件下生产氨的效率提高了10倍。接近LaCoSi性能的唯一催化剂是稀有而昂贵的金属。
Lacosi是金属间化合物家族的一员,包括稀土、过渡金属和p块元素。钴可以打破稳定键,如H2或N2键。这意味着速率决定步骤与能量密集型氮分离不慢。
Hosono说,到目前为止,许多报告中氨合成的活化能最低。Lacosi的秘密在于一种奇怪的“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。
中国科学院低温氨合成专家Ping Chen说,相比之下,尽管其性能优于某些钴基催化剂,但该工作中报告的催化剂可能不如工业中使用的铁和锌基催化剂有效。密歇根大学化学工程师Levi Thompson说:“无论是合成、扩大规模还是与现有系统兼容,我都想知道是否有真正的展示者。”
尽管如此,Thompson还是把Hosono和Wang的工作称为“非常令人兴奋”。他说,解决低温氨合成问题是化学界的圣杯之一。东京的科学家正在进行更大规模的实验,他们需要改善催化剂的表面积。
格拉斯哥大学催化材料研究员Justin “这是一项非常有趣的工作,”他补充说,随着可再生氢源的增加,人们渴望在更局部的规模上产生氨,如当地化肥生产或能源储存。”我认为这项研究将刺激更多的活动。”

