近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所復(fù)合氫化物材料化學(xué)研究組研究員陳萍與研究員郭建平受《自然-催化》（Nature Catalysis）雜志的邀請(qǐng)，針對(duì)2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Gerhard Ertl教授在合成氨催化中的杰出貢獻(xiàn)，撰寫了一篇題為“Ammonia History in the Making”的回顧與觀點(diǎn)（retro News & Views）文章。
Gerhard Ertl是現(xiàn)代表面科學(xué)研究的先驅(qū)者之一，他及其合作者利用表面科學(xué)手段對(duì)模型催化劑鐵單晶表面上的合成氨反應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究，從分子層面揭示了氮?dú)饣罨c氨生成機(jī)制，形成了延續(xù)至今的對(duì)于合成氨催化的普遍性觀點(diǎn)。該回顧與觀點(diǎn)文章概述了基于表面科學(xué)研究獲得的關(guān)于氮?dú)饨怆x模式、催化劑結(jié)構(gòu)敏感性、基元反應(yīng)勢(shì)能、堿金屬促進(jìn)作用機(jī)制等基礎(chǔ)科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)；并進(jìn)一步對(duì)化學(xué)固氮研究的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
近年來氮?dú)廪D(zhuǎn)化研究呈現(xiàn)新的發(fā)展態(tài)勢(shì)，特別是“可再生能源驅(qū)動(dòng)的綠色合成氨”是當(dāng)前這一研究領(lǐng)域中的前沿課題。在熱催化方面，由于在傳統(tǒng)過渡金屬催化劑上氮?dú)夥肿又苯咏怆x進(jìn)而加氫成氨所需能量較高，下一步研究應(yīng)探索氮?dú)夥肿踊罨D(zhuǎn)化新模式及催化劑設(shè)計(jì)新理念，以攻克“溫和條件下氨的高效合成”難題。而光、電、等離子體、化學(xué)鏈等方式的利用為合成氨增添了新的維度，蘊(yùn)含著新機(jī)遇。除氨外，從氮?dú)獬霭l(fā)合成含N-X（X=H、C、O等）鍵的化合物是近期化學(xué)固氮研究中一個(gè)新興的且極具挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)研究課題。而表面科學(xué)在催化劑原位探測(cè)和可視化表征方面的長(zhǎng)足發(fā)展，亦可進(jìn)一步助力固氮研究的新方向。
陳萍團(tuán)隊(duì)近年來致力于氮?dú)饣罨c轉(zhuǎn)化研究，構(gòu)建了堿（土）金屬氫化物-過渡金屬合成氨催化劑新體系（Nat. Chem.，2017；Angew. Chem. Int. Ed.，2017；J. Am. Chem. Soc.，2018），探索了以金屬氫化物和亞氨基化合物為載氮體的低溫化學(xué)鏈合成氨新過程，為基于可再生能源的合成氨新過程及新材料研發(fā)提供了思路（Nat. Energy ，2018）。
