新型催化剂助力高效绿色制备氨气

近日，南京工业大学吴宇平教授课题组联合武汉理工大学的赵焱教授课题组证明了新型单原子催化剂(Mo/BP)是一种很有前途的电化学合成氨催化剂，有望大幅提高制氨的产率，减少物料能量的浪费。该成果日前发表于《Energy & Environmental Materials》(能源与环境材料)上。

氨是世界上最重要的基础化学品之一，在现代工农业生产中具有广泛用途。但传统的合成氨工艺需要在高温高压条件下进行反应，能耗高且造成大量温室气体排放。目前，能够在温和条件下(常温常压)实现氨合成的电催化合成氨技术，被公认为是一种绿色节能高效碳减排技术。其中，设计制备高活性和稳定性的电催化剂是该技术实用化的关键。

目前，在全球低碳经济和我国可持续发展战略理念的影响下，开发新型绿色合成氨技术替代传统的Haber-Bosch工艺是当今的研究热点之一。其中，电催化还原氮气合成氨技术具有独特的优势受到广泛关注：反应原料来源广泛，使用大气中的N2作为氮源、水作为氢源;反应条件温和(常温常压);采用可再生电能驱动;有望实现分布式绿色制氨等，这被公认为是一种能够在温和条件下(常温常压)实现氨合成的绿色节能高效碳减排技术。

电催化合成氨技术实用化的关键，是要设计制备出高活性和高稳定性的电催化剂。为了筛选出这样的催化剂，我们用缺陷二维磷化硼(BP)作为载体材料，然后将12种过渡金属单原子(Pd, Ag, Rh, Cu, Ti, Mo, Mn, Zn, Fe, Co, Ru 和 Pt)分别负载于BP上作为新型单原子合成氨催化剂。……