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提起氮气(N2),大多数化学工作者再熟悉不过,不少人都在实验室与它打过交道,在它的惰性气氛保护下,一些水氧敏感的化学反应才得以顺利高效地进行。可是在氮气惰性的外表下,人们却发现它的“内心”其实也不那么惰性。氮气廉价易得,且由于氮原子在生物、医药及材料等领域的重要作用,氮气已成为“明星分子”。

许多化学家正致力于在温和的条件下实现氮气的活化,使氮气更好地造福人类。以合成氨为例,氨(NH3)是合成肥料及纤维不可缺少的化学原料,还是潜在的储氢物质(氢含量高达17.6%,液化压力低:~8 atm),因此其合成方法引起了人们的广泛关注。经典的合成氨方法是获得过诺贝尔化学奖的“哈伯法(Haber-Bosch process)”,这种沿用超过百年的方法就是以氮气为原料。

然而反应中需要高压(> 700 bar)、高温(> 673 K)的条件,还需使用大量氢气且产生温室气体CO2,生产过程原子经济性差,也不够环境友好。寻找更温和更绿色的方法合成氨很有必要。最理想的状态就是使用地球上大量存在的水为还原剂,还原同样大量存在的氮气以合成氨。

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