2018-11-13 07:10:01
在环境条件下固氮

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在大气中充足,氮很少用于化学品的工业生产。使用氮的最重要的方法是用于制备农业肥料的氨的合成。

使用氮作为工业用原料(“原料”)通过称为固氮的反应来完成。在该反应中,分子氮(或二氮-Ni)被分成两个氮原子,可以连接到其他元素如氢或碳,允许氮以氨的形式存储或直接转化为高价值的化合物。

但氨在工业水平上不容易制造;主要工艺称为Haber-Bosch,在450摄氏度的温度和300巴的压力下使用铁基催化剂,几乎是海平面压力的300倍。为了使该过程更具成本效益,化学家们一直致力于开发能够使用温和的低能量条件将氮转化为有用化合物的新系统。

2017年,EPFL的Marinella Mazzanti实验室通过合成含有两个铀(III)离子和三个由氮化物基团结合在一起的钾中心的化合物,能够在环境条件下将分子氮转化为氨。

现在,该小组与其他EPFL小组合作,已经表明,通过用氧桥替换铀系统中的氮化物桥,它们仍然可以结合二氮。此外,结合的二氮可以在环境条件下通过一氧化碳容易地裂解以制备氨腈,一种广泛用于农业,药物和各种有机化合物的化合物。

与先前的氮化物配合物和本领域已知的少数其它氮配合物相比,氧桥连二氮配合物的反应性显着不同。然后,计算研究让科学家们将这些反应性差异与铀 - 氧 - 氮桥中的键合联系起来。

“这些发现为结构和反应性之间的关系提供了重要的见解,应该扩展到氮化物和氧化物材料,”Marinella Mazzanti说。 “此外,在催化体系中实施这些化合物最终可以降低化肥的成本。”

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