沈兴海团队最近给绿氨生产技术带来了大新闻。他们利用特殊的二维碳材料石墨炔和贫铀结合，成功研发出一种新的复合催化剂，这玩意儿能在温和条件下高效合成氨。这个成果刚刚发在了《自然·通讯》上。北京大学化学与分子工程学院的教授沈兴海透露，新型催化剂的秘密在于铀原子微小团簇分散在石墨炔上，这样的结构能高效捕获和活化氮分子，为后续加氢反应奠定基础。这个团队还摸清了石墨炔层数与光学带隙的变化规律，为催化性能精准调控提供了依据。 这个新催化剂在温和条件下表现非常亮眼，产氨速率达到了每克每小时587.5微摩尔，而且循环稳定性也不错。铀的5f电子与石墨炔的共轭结构产生了独特电子相互作用，让氮分子的转化和氨分子释放更高效。以前铀元素主要被用在核燃料领域，但现在这项研究把它变成了高价值的催化剂材料。这次研究不仅对锕系元素化学、新型二维碳材料领域有积极影响，也是放射化学和催化科学交叉融合的成功探索。 沈兴海指出，这次突破对绿氨产业发展至关重要。现在煤电机组改造建设行动方案提出要在2024年到2027年期间改造机组，使其具备掺烧10%以上绿氨的能力。然而现有的哈伯-博施法生产绿氨需要高温高压条件，成本比用化石能源生产出来的氨高出两倍以上。为了降低成本，必须从新一代柔性工艺入手，开发高性能催化剂是关键。 这次研究破解了绿氨低成本制备难题。绿氨燃烧后主要产生氮气和水是零碳燃料，所以成为储存绿氢的理想载体。北京大学化学与分子工程学院教授沈兴海团队巧妙利用特殊的二维碳材料石墨炔与贫铀相结合成功研发出这种新型复合催化剂。 张盖伦报道称这款新型催化剂表现亮眼，在150℃、15个大气压的温和条件下产氨速率达587.5微摩尔每克每小时还具备良好循环稳定性。 这次研究也意味着贫铀有望摇身一变成为高价值催化剂材料，这次工作对锕系元素化学、新型二维碳材料领域发展均有积极影响是放射化学与催化科学交叉融合一次成功探索。