東京大學研發新型鉬催化劑高效合成氨

日本東京大學研究團隊研發出一種新型鉬催化劑，利用這種鉬催化劑加上還原劑碘化釤，可使氮和水在常溫常壓環境下高效合成氨。

據介紹，以氨氣為原料生產氮肥是重要的工業過程之一，目前氨生產的主要方法是Haber-Bosch工藝，但該工藝需要在非常高的溫度和壓力下運行，屬於能源密集型（需要消耗大量能源）。業界一直希望能開發出利用水代替氫在溫和反應條件下合成氨的新方法。

過渡金屬催化還原氮氣是合成氨的一種替代方法。在這些反應體系中，茂金屬（過渡金屬與環戊二烯相連所形成的有機金屬配位元化合物）或鉀石墨通常用作還原劑，吡啶或相關化合物的共軛酸用作質子源。為了開發下一代固氮系統，這些試劑應該是低成本、易獲得和環保的。

東京大學研究表明，二碘化釤與醇或水的結合能夠在環境條件下通過鉬絡合物催化氮的固定。最多可生產4350當量氨（基於鉬催化劑），周轉頻率約為每分鐘117次。與目前報導的人工反應系統相比，氨的生成量和生成速率分別大一個和兩個數量級，並且生成速率接近用固氮酶觀察到的生成速率。通過削弱配位的醇和水的O–H鍵，在質子耦合電子轉移過程中實現高反應性。雖然目前該反應並不適合工業化應用，但這項研究為進一步研究催化固氮提供了機會。

研究人員介紹，這種氨合成反應具有很高的活性和反應速度，他們正在和企業聯合開展實用化研究，希望研究成果能為新一代節能環保型氨合成提供新方法。相關研究成果《Molybdenum-catalysed ammonia production with samarium diiodide and alcohols or water》發表在英國《自然》雜誌。

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