中科院首创常温常压热催化合成氨技术

中国科学院两个研究团队近期联合取得一项重要技术进展，成功在常温常压条件下，通过热催化方式直接利用氮气与氢气合成氨。该成果已发表于国际学术期刊Chem，并被选为期刊封面文章。

氨是化肥及众多化工产品的重要基础原料，对保障全球粮食安全具有关键作用。目前工业上广泛采用的哈伯-博世法已沿用百年，其反应需在350至500摄氏度高温及10至30兆帕高压环境下进行，能耗高、碳排放量大，长期制约化工行业低碳转型。

技术难点主要源于氮气分子中氮氮三键极其稳定，难以活化。传统催化剂设计长期面临矛盾：若活性过高，反应中间产物易在催化表面强吸附，阻碍后续步骤；若活性不足，则无法有效解离氮气分子。二者难以兼顾。

研究团队创新性地构建了一种锂-钌双金属界面催化剂，将锂原子均匀分散于钌金属表面。锂原子可向氮气提供电子，显著削弱其化学键强度，同时降低钌与含氮中间体之间的结合能，使中间体得以顺利加氢，并促使生成的氨分子快速脱附，从而同步解决吸附过强与活化不足的双重瓶颈。

在此基础上，团队进一步设计出一种基于锂电池构型的反应系统。电池放电过程中，原位形成锂-钌催化界面；通入氮氢混合气体后，即可在常温常压下持续稳定产氨。借助电池的周期性充放电，催化界面可实现原位再生，整套系统已连续稳定运行超过400小时。

该工艺摆脱了传统高温高压条件，大幅降低设备投入与能源消耗，显著减少温室气体排放，为发展低能耗、环境友好的新型氨合成路径提供了切实可行的技术方案。