惰性气体含量对合成氨有何影响（空气硝酸氨）

人类化工史上，人工固氮可谓百年难题。农业氮肥为人类文明做出不可磨灭的贡献，但传统的固氮途径是一个高耗能（高温高压条件）、高排放（产生N2O等温室气体）过程，带来巨大的环境威胁。因此，开发新型环保的合成路线很有必要。

最近，天津大学张兵研究团队在此领域取得重要进展。基于电化学方法，研究者将先还原再氧化的“氮气→氨→硝酸”途径改变为先氧化再还原的“空气→硝酸→氨”途径。其具体策略为：

（1）空气氧化合成硝酸。以空气中的氮气为氮源，选用铂片作为电催化材料，在 2.19 V（相对标准氢电极，下同）电压下将氮气（N2）氧化为硝酸（HNO3），其法拉第效率为1.23%。

（2）硝酸根还原氢化合成氨。以硝酸根（NO3-）和水（H2O）为原料，选用四氧化三钴纳米棒阵列为电催化材料，在-0.65 V电压下合成氨（NH3），其选择性可达33.6%，3小时测试产率为0.854 mmol h-1 cm-2。

值得指出的是，策略（2）中所用的硝酸盐原料，可以来自硝酸根废水，也可以来自策略（1）中的产物硝酸。而且，这两种策略所需的电能均可通过风能、太阳能等清洁途径获得。如果这些策略获得工业应用，将可以在原料、能源等多个方面实现绿色化生产。

相关成果以“Electrochemical Synthesis of Nitric Acid from Air and Ammonia through Waste Utilization”为题发表于《国家科学评论》（National Science Review，NSR）。

（来源：《国家科学评论》）