上海自動化儀表三廠例如氮肥的制造依賴于氨，硝酸、塑料、合成纖維的生產依賴于氨，玻璃清潔劑的加工依賴于氨……作為現(xiàn)代社會重要的基礎無機化學品，氨的用途覆蓋了工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)領域，也正因如此，綠色高效的合成氨，上海自動化儀表三廠一直以來都是現(xiàn)代科學重要的課題，即便在合成氨技術成熟的今天，進一步優(yōu)化工藝仍是不少科學家鉆研的目標。

　　目前，高效合成氨主要依賴哈伯-博施法，簡單來說就是從空氣中分離提取氮氣，從水中制備氫氣，然后將氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。其中氮氣的提取與氫氣的制備已經具備較為成熟且綠色的工藝，反而是催化合成的步驟，還有許多可以優(yōu)化的地方。

　　傳統(tǒng)的合成氨催化劑采用過渡金屬催化劑，即借由過渡金屬催化劑解離活化氮氣，并逐步加氫促進按期合成。然而整個過程受限于催化劑本身，呈現(xiàn)的是“火山型曲線”。前過渡周期金屬對于氮氣的活化能力過強，一定程度上限制了氫的合成。而就在近日，針對這一問題我國科學家給出了新的方案。

　　據(jù)悉，中國科學院大連化學物理研究所氫能與先進材料研究部氫化物能源化學研究中心陳萍研究員團隊與四川大學袁紹軍教授合作，開發(fā)出一種三元氫化物LiBaH3負載原子級分散前過渡金屬錳(Mn)的高效合成氨催化劑。

　　根據(jù)中國科學院大連化學物理研究所發(fā)布的成果，研發(fā)過程中，研究團隊首先將前過渡金屬Mn以單原子形式負載，以減弱Mn對N2的活化強度，避免N2在Mn上直接解離生成過強的Mn-N鍵。同時，基于團隊前期研究發(fā)現(xiàn)H?具有富電子和富氫的特性，有利于N2的活化和N-H的生成，團隊選擇三元氫化物LiBaH3作為負載單原子Mn的載體。最終研發(fā)出了該高效合成氨催化劑。

　　上海自動化儀表有限公司據(jù)悉，在該催化劑上，氮氣(N2)首先在單原子Mn位點進行非解離活化(*N2)，隨后通過LiBaH3中的負氫(H?)促進N2的解離，形成*N和*NH物種，突破了傳統(tǒng)過渡金屬合成氨催化劑中普遍存在的“線性標度關系”限制。且實驗結果表明，該催化劑在300攝氏度以下的合成氨速率是benchmark催化劑Cs–Ru/MgO的2.5倍，高出傳統(tǒng)體相MnNx催化劑兩個數(shù)量級以上。

　　上海自動化儀表有限公司此外，值得一提的是，目前該成果以發(fā)表在《德國應用化學》上，題目為“Atomically Dispersed Mn Synergized with LiBaH3on MgO Enables Efficient Ammonia Synthesis via an H?–Assisted N2Dissociation Mechanism”，感興趣的讀者可以自行查閱學習。