中國科學技術大學曾杰教(jiao)授(shou)、耿志剛(gang)教(jiao)授(shou)研究團(tuan)隊，僅以空氣和水為原料，設(she)計出一種全新的、可(ke)持續(xu)的方法，并成(cheng)功(gong)合(he)成(cheng)羥胺(an)。

4月(yue)19日，該成果發(fa)表(biao)在(zai)國(guo)際(ji)權威期刊《自然·可持續性》(Nature Sustainability)上(shang)。

羥胺是(shi)一種(zhong)重(zhong)要的(de)化(hua)工中(zhong)間體，廣(guang)泛應用在醫藥、紡(fang)織、電子等精細化(hua)工領域。‘’曾杰(jie)介(jie)紹，工業制羥胺(an)通常以氨為(wei)原(yuan)料，以氫氣或二(er)氧(yang)化(hua)硫為(wei)還(huan)原(yuan)劑，其(qi)生產過程(cheng)不僅(jin)會消耗大量能源和化(hua)石資源，還(huan)會排放大量二(er)氧(yang)化(hua)碳，造成環(huan)境污染(ran)。

在“雷(lei)雨發莊稼(jia)”的(de)自然現象啟發下，研究人員借(jie)助等離子體放電技術，成(cheng)功在常溫常壓條件(jian)下將(jiang)空氣(qi)轉化為氮氧化物。

“等離子體放(fang)電(dian)會使(shi)空氣中產生二氧(yang)化氮等氮氧(yang)化物。”曾(ceng)杰說，有了(le)二氧(yang)化氮，就可以進一步(bu)制(zhi)備硝酸。

為提(ti)高硝(xiao)酸(suan)的(de)制(zhi)備效率，研究人員開(kai)發設計出一(yi)種(zhong)等(deng)離(li)子體(ti)平行電(dian)(dian)弧放電(dian)(dian)裝(zhuang)置(zhi)和多(duo)級(ji)氣體(ti)循環吸收塔(ta)裝(zhuang)置(zhi)，實現僅以空氣和水為原料，連(lian)續生(sheng)產(chan)濃度(du)高達7.5克每升的(de)硝(xiao)酸(suan)溶液。

“在(zai)實際生產(chan)(chan)(chan)中，產(chan)(chan)(chan)物分離成(cheng)本在(zai)生產(chan)(chan)(chan)總成(cheng)本中占比很高(gao)。如果(guo)只得到低濃度(du)羥胺，那么制(zhi)羥胺還將(jiang)需要(yao)‘天(tian)價’分離成(cheng)本。”曾杰說(shuo)，為了(le)降低產(chan)(chan)(chan)物分離成(cheng)本，需要(yao)進(jin)一(yi)步提高(gao)羥胺在(zai)溶液中的累積濃度(du)。

于是，研究人員對硝酸溶(rong)液進行了5小時(shi)的(de)持續電解，最終得到含量高達2.5克(ke)每升的(de)羥(qian)胺溶(rong)液，并驗證了延長電解時(shi)間(jian)可以(yi)提高其累積濃度。

中(zhong)國科學院(yuan)院(yuan)士(shi)、北京大學教(jiao)授席振峰表示：“該工(gong)作將環境中(zhong)的空氣和水(shui)轉化為高(gao)附(fu)加(jia)值的羥(qian)胺，為化工(gong)行業提供了一種新的潛在的氮源轉化途徑。”

中國科學院院士、中國科學院理化技術研究所研究員吳驪珠認為，該工作為發展基于電力驅動的綠色人工固氮過程提供了新范例，是氮物種可持續資源化利用的重要方向。
曾杰(jie)表(biao)示，接(jie)下來，將從升級等離子體放電裝(zhuang)置和優化(hua)(hua)高(gao)效電催化(hua)(hua)劑(ji)兩(liang)方面出發(fa)，提(ti)高(gao)電合成羥(qian)胺的能(neng)量利用效率，從而進一步提(ti)高(gao)其經濟效益。