一种新的环保方法：如何用钴和晶体合成氨

研究人员报告说，一种新的无机合成氨方法既环保又能在环境条件下按需生产有价值的化学物质。

研究人员操纵了一种二维晶体——二硫化钼——并通过从晶格状结构中去除硫原子，并用钴代替暴露的钼，将其转化为催化剂。

这使得这种材料能够模仿细菌用来将大气中的二氮转化为氨的天然有机过程，包括在使用氨来帮助肝脏功能的生物体中。

无机工艺将允许氨作为工业的小规模附属物在任何需要的地方生产，工业每年通过无机哈伯-博施工艺生产数百万吨的化学物质。

这项研究来自莱斯大学布朗工程学院材料科学家军楼实验室美国化学学会杂志。

“哈伯-博施工艺产生大量二氧化碳，消耗大量能源，”合著者兼研究生小银·田说。“但是我们的过程使用电来触发催化剂。我们可以从太阳能或风能中获得。”

研究人员已经知道二硫化钼与二氮有亲和力，二氮是由两个强键氮原子组成的天然分子，约占地球大气的78%。

布鲁克海文国家实验室的研究人员刘明杰的计算模拟显示，用钴代替一些暴露的钼原子将增强化合物促进二氮还原成氨的能力。

莱斯的实验室测试表明情况确实如此。研究人员通过在碳布上生长有缺陷的二硫化钼晶体并添加钴来组装纳米材料样品。(从技术上讲，这些晶体是2D的，但看起来像一个钼原子平面，上面和下面都有硫层。)在施加电流的情况下，使用1千克催化剂，该化合物每小时产生10克以上的氨。

莱斯大学博士后研究员、合著者张箐说:“这种规模无法与发达的工业过程相提并论，但在特定情况下，它可以是一种替代方案。”。"它将允许在没有工厂的地方生产氨，甚至在太空应用中."他说实验室实验使用了专用的二氮饲料，但是这个平台可以很容易地把它从空气中取出来。

卢说，其他掺杂剂可能会让这种材料催化其他化学物质，这是未来研究的主题。“我们认为这里有一个机会去做一些我们非常熟悉的事情，尝试做大自然几十亿年来一直在做的事情，”他说。"如果我们以正确的方式设计一个反应堆，这个平台就可以不间断地执行它的功能."

论文的合著者来自莱斯、布鲁克海文国家实验室和新加坡南洋理工大学。

韦尔奇基金会和美国能源部科学办公室支持这项研究。