近日，國科功合中國科學技術大學曾杰教授、學家下成耿志剛教授研究團隊，僅空另辟蹊徑，氣和設計出一種全新的原料、可持續的常溫常壓成羥百姓彩票官網登錄手段成功(gong)合成羥(qian)胺。他們通過等離子(zi)體(ti)放(fang)電(dian)的條(tiao)件方式(shi)，先(xian)將(jiang)空(kong)氣和水高(gao)效(xiao)轉化(hua)為高(gao)純度硝酸(suan)，國科(ke)功(gong)合再利用(yong)電(dian)化(hua)學過程將(jiang)硝酸(suan)還原(yuan)，學家下成在溫和條(tiao)件下高(gao)選擇(ze)性(xing)合成出羥(qian)胺。僅空(kong)4月19日，氣和該成果發(fa)表在國際權威(wei)期刊《自(zi)然·可(ke)持續性(xing)》上。原(yuan)料

空氣+水制硝酸

羥胺是常溫常壓成羥一種重要的化工中間體，在醫藥、條件農藥、國科功合紡織、電子等精細化工領域都具有廣泛應用。百姓神彩票工業制羥胺通常以(yi)氨為(wei)原(yuan)(yuan)料，以(yi)氫氣(qi)或二氧(yang)化(hua)硫為(wei)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)劑(ji)，其生產過程不僅會消耗大(da)量(liang)化(hua)石資源，還(huan)(huan)會排放大(da)量(liang)二氧(yang)化(hua)碳(tan)，造成環境污染(ran)。

此外，制羥胺的原料——氨，在工業上是快3百姓彩票通(tong)過氮氣加氫來獲取(qu)的(de)。從氮氣中獲取(qu)氨同樣需(xu)(xu)要耗費大量能源(yuan)。這主要是因為目(mu)前的(de)工業合成氨需(xu)(xu)要高(gao)溫高(gao)壓環境，這將(jiang)導致每年產生3億噸碳排放，消耗全球約(yue)2%的(de)能源(yuan)。

以空氣和水為原料制得的羥胺，并用硫酸作為穩定劑，形成的硫酸羥胺產品照片。

中國科學技(ji)術大學教授 曾杰：我們通過對等離子體(ti)放電裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)和氣體(ti)吸(xi)收裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的結構設計(ji)，實現了僅以空(kong)氣和水(shui)為原料，連續生產(chan)濃度(du)高達7.5克每升的硝酸溶液(ye)。

新型催化劑助力高效制出羥胺

得到硝(xiao)酸(suan)后，研(yan)究(jiu)人員開(kai)始嘗(chang)試(shi)利(li)用(yong)電化學催化過程合(he)成羥胺。

以空氣和水為原料電合成羥胺反應路線示意圖。

從(cong)硝酸到(dao)羥胺，這(zhe)是一個還原(yuan)的過程。然(ran)而，這(zhe)個過程有可(ke)能(neng)會伴隨一些副(fu)反應發(fa)生，例如硝酸還原(yuan)到(dao)氨，以及體系中的水被(bei)還原(yuan)到(dao)氫氣(qi)。

研(yan)究人員對硝(xiao)酸溶(rong)液進(jin)行了(le)5小時的(de)(de)持續電解反應(ying)，最終得(de)到含量高(gao)達2.5克(ke)每升的(de)(de)羥(qian)胺(an)溶(rong)液。這驗證了(le)延(yan)長電解時間可以提高(gao)羥(qian)胺(an)的(de)(de)累積濃(nong)度(du)，并且積累的(de)(de)羥(qian)胺(an)不(bu)會(hui)被(bei)再(zai)次消耗。

曾杰表示(shi)，這種高濃度羥胺(an)溶液經過簡單結晶(jing)過程就可以獲得固(gu)體的高純度硫酸羥胺(an)。

可再生電力驅動的新型固氮過程

固氮是(shi)指將空氣中(zhong)的(de)氮氣轉化(hua)為含(han)氮化(hua)合(he)物的(de)過程。大氣中(zhong)含(han)量高達(da)78%的(de)氮氣是(shi)取之不(bu)盡(jin)的(de)氮資源。然而(er)，氮氣分子具有很強的(de)化(hua)學(xue)惰性，非常穩(wen)定。

在傳(chuan)統固氮(dan)(dan)過(guo)程中，將氮(dan)(dan)氣(qi)進行化(hua)學轉(zhuan)化(hua)，通常都需要很苛刻的反應條(tiao)件，這也(ye)是現代工(gong)業由(you)氮(dan)(dan)氣(qi)合成氨(an)需要高溫高壓驅動的原因。

曾杰介紹，他(ta)們(men)研發(fa)的(de)等離子體(ti)平行(xing)電弧放電方法，通過耦合電化(hua)(hua)學(xue)過程(cheng)，可以有效打破(po)氮氣的(de)化(hua)(hua)學(xue)鍵(jian)，實現(xian)在溫和條件下的(de)高效固氮和定向轉化(hua)(hua)。

中(zhong)國科(ke)(ke)學院院士、中(zhong)國科(ke)(ke)學院理化(hua)技(ji)術研(yan)究(jiu)所(suo)研(yan)究(jiu)員 吳驪珠：這項工(gong)(gong)作為(wei)發展基于電力驅(qu)動(dong)的(de)綠(lv)色人工(gong)(gong)固氮過(guo)程(cheng)提供了新范例(li)，是氮物種(zhong)可持續資源化(hua)利用的(de)重要方向。

隨(sui)著可再生能(neng)(neng)源發電技術的迅(xun)速發展，電力驅動的新型綠(lv)色化(hua)工(gong)過程(cheng)有望逐步取代高能(neng)(neng)耗、高碳排放的傳統(tong)(tong)化(hua)工(gong)生產過程(cheng)，在不久的將來(lai)實現由傳統(tong)(tong)化(hua)工(gong)向綠(lv)色化(hua)工(gong)的“華麗轉身(shen)”。

在人工固氮領(ling)域(yu)(yu)，傳統合(he)成氨向(xiang)綠色(se)固氮過程的(de)產(chan)業(ye)轉(zhuan)型將惠及農業(ye)生產(chan)、工業(ye)制造(zao)、醫藥合(he)成、芯片(pian)開(kai)發等(deng)諸多關系國民(min)生產(chan)生活的(de)前沿科技領(ling)域(yu)(yu)。