變廢為寶：煙氣、尾氣等有害物可轉化為氨氣

　　 記者從中科院大連化學物理研究所獲悉，該所肖建平研究員團隊和鄧德會研究員團隊合作提出了將工業廢氣和汽車尾氣中排放的一氧化氮電催化還原合成氨氣的新策略，這為脫硝和電催化合成氨提供了新思路。相關研究成果發表在《德國應用化學》上。

　　 一氧化氮是一種有害的大氣污染物，化石燃料的燃燒如火電廠鍋爐煙氣、汽車尾氣等都會排放出大量的一氧化氮。合成氨在工業上是一個非常重要的化工過程，氨氣作為化工生產中一種基礎的化學物質，可以用來制備化肥、硝酸、炸藥等，還可作為燃料電池的燃料。

　　 如何在一氧化氮和氨之間架起一座切實可行的橋梁呢?傳統的合成氨方法主要是哈-伯法，但此過程需在高溫高壓下才能進行，并要消耗大量的能量。電催化氮氣還原合成氨則可以在常溫常壓下進行，但由于氮氣分子非常穩定，氮-氮三鍵難以斷裂，面臨著低活性和低選擇性的難題，難以得到實際應用。于是，研究團隊提出了將煙氣中的一氧化氮電催化還原合成氨的新策略。

　　 研究人員首先基于密度泛函理論計算研究，考慮了數十種不同的一氧化氮還原反應路徑，發現一氧化氮還原在熱力學上比氮氣還原和析氫都更容易進行。此外，他們通過基于描述符的方法篩選出最優的過渡金屬催化劑——銅。電催化動力學計算表明，在Cu(111)表面上，氨氣在不同的還原產物如氨氣、氫氣、一氧化二氮、氮氣等生成能壘最低，因此也最易于生成氨氣。

　　 一氧化氮電催化實驗表明，銅和鉑具有相近的氨氣產率，但是銅的選擇性更優，因此研究人員選擇了銅電極。相對于銅Foil電極，銅Foam由于具有豐富的孔隙結構，催化性能得到進一步提高，這也是目前在電催化合成氨中得到的最高的氨氣產率和選擇性，氨氣產率更是達到了傳統熱催化合成氨產率的量級。

　　 圖片說明：脫硝和合成氨的有機結合-廢氣/尾氣的電還原