中國(guo)科學技(ji)術大學曾杰教授、耿志剛教授研究團隊，僅以空氣和水為原料，設計出一(yi)種全新的、可持續的方法，并成功合成羥胺。

4月19日(ri)，該成果發(fa)表在國際權威(wei)期刊《自(zi)然·可持續性》(Nature Sustainability)上。

羥胺是一種重要的化(hua)工(gong)中間體，廣泛應用在醫藥、紡織、電子等精細化(hua)工(gong)領(ling)域。‘’曾杰介紹，工業(ye)制羥胺(an)通常(chang)以氨為(wei)原(yuan)料，以氫氣(qi)或(huo)二氧化(hua)硫為(wei)還原(yuan)劑，其生產過程不僅會(hui)(hui)消耗大量能(neng)源和化(hua)石資源，還會(hui)(hui)排(pai)放大量二氧化(hua)碳，造成(cheng)環(huan)境污(wu)染。

在“雷雨(yu)發莊稼”的自(zi)然現象啟發下，研究(jiu)人(ren)員借助等離子體放電技術，成功在常(chang)溫常(chang)壓(ya)條件(jian)下將空氣轉化為氮氧化物。

“等離子體放電會使(shi)空氣中產生二氧化(hua)氮(dan)等氮(dan)氧化(hua)物。”曾杰說，有了二氧化(hua)氮(dan)，就(jiu)可以進一步(bu)制備硝酸。

為提高硝酸的制備(bei)效率，研究人員開發設計出一種(zhong)等(deng)離子體(ti)(ti)平行電弧放電裝置和多級氣體(ti)(ti)循環吸收塔裝置，實(shi)現僅以空氣和水為原(yuan)料，連(lian)續生產濃度高達7.5克每(mei)升的硝酸溶液。

“在(zai)實際生產中，產物(wu)分(fen)離成本(ben)(ben)在(zai)生產總(zong)成本(ben)(ben)中占比(bi)很高(gao)。如(ru)果只得到低濃度羥胺(an)，那么制羥胺(an)還將(jiang)需(xu)要‘天價’分(fen)離成本(ben)(ben)。”曾杰說，為了(le)降低產物(wu)分(fen)離成本(ben)(ben)，需(xu)要進一步提高(gao)羥胺(an)在(zai)溶液(ye)中的累積濃度。

于是，研究人員對硝酸溶液進行(xing)了5小時(shi)的持續電解，最終得到含量高(gao)達2.5克(ke)每升的羥胺溶液，并(bing)驗證(zheng)了延長電解時(shi)間可以提高(gao)其累(lei)積濃度(du)。

中國科(ke)學院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士、北(bei)京大(da)學教授席振峰表(biao)示：“該工(gong)(gong)作將環(huan)境中的(de)(de)空氣和水轉化(hua)為(wei)高附加值(zhi)的(de)(de)羥胺，為(wei)化(hua)工(gong)(gong)行業提供了一(yi)種新的(de)(de)潛在的(de)(de)氮(dan)源轉化(hua)途徑(jing)。”

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。
曾杰表示(shi)，接下來，將從升級等離子體放電裝置和優(you)化(hua)高效(xiao)(xiao)電催化(hua)劑(ji)兩方面出(chu)發(fa)，提(ti)高電合成(cheng)羥胺的能量利用效(xiao)(xiao)率，從而進一(yi)步提(ti)高其(qi)經濟效(xiao)(xiao)益(yi)。