东京大学研发新型钼催化剂高效合成氨

日本东京大学研究团队研发出一种新型钼催化剂，利用这种钼催化剂加上还原剂碘化钐，可使氮和水在常温常压环境下高效合成氨。

据介绍，以氨气为原料生产氮肥是重要的工业过程之一，目前氨生产的主要方法是Haber-Bosch工艺，但该工艺需要在非常高的温度和压力下运行，属于能源密集型（需要消耗大量能源）。业界一直希望能开发出利用水代替氢在温和反应条件下合成氨的新方法。

过渡金属催化还原氮气是合成氨的一种替代方法。在这些反应体系中，茂金属（过渡金属与环戊二烯相连所形成的有机金属配位化合物）或钾石墨通常用作还原剂，吡啶或相关化合物的共轭酸用作质子源。为了开发下一代固氮系统，这些试剂应该是低成本、易获得和环保的。

东京大学研究表明，二碘化钐与醇或水的结合能够在环境条件下通过钼络合物催化氮的固定。最多可生产4350当量氨（基于钼催化剂），周转频率约为每分钟117次。与目前报道的人工反应系统相比，氨的生成量和生成速率分别大一个和两个数量级，并且生成速率接近用固氮酶观察到的生成速率。通过削弱配位的醇和水的O–H键，在质子耦合电子转移过程中实现高反应性。虽然目前该反应并不适合工业化应用，但这项研究为进一步研究催化固氮提供了机会。

研究人员介绍，这种氨合成反应具有很高的活性和反应速度，他们正在和企业联合开展实用化研究，希望研究成果能为新一代节能环保型氨合成提供新方法。相关研究成果《Molybdenum-catalysed ammonia production with samarium diiodide and alcohols or water》发表在英国《自然》杂志。

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