低成本制備成功！我國(guó)團(tuán)隊(duì)用核“邊角料”破解關(guān)鍵技術(shù)難題
來源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2026-03-09 10:58
綠氨，這種燃燒后只產(chǎn)生氮?dú)夂退摹傲闾肌比剂希灰暈閮?chǔ)存綠氫的理想載體，正成為能源轉(zhuǎn)型的新熱點(diǎn)。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院的沈興海教授團(tuán)隊(duì)巧妙地利用特殊的二維碳材料石墨炔，與核工業(yè)中的“邊角料”貧鈾相結(jié)合，成功研發(fā)出一種全新的復(fù)合催化劑，可在溫和條件下高效催化合成氨。相關(guān)成果于近日發(fā)表于《自然?通訊》。
目前，制取綠氨的關(guān)鍵工藝為沿用百年的哈伯-博施法，需要在高溫高壓下進(jìn)行，每噸綠氨的成本比用化石能源生產(chǎn)出來的氨高出兩倍以上?！熬G氨成本下降需從新一代柔性工藝入手，其關(guān)鍵在于高性能催化劑的開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)溫和條件下氨的高效熱催化合成。”沈興海告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
此次團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出一種鈾-石墨炔復(fù)合催化劑。鈾原子以微小團(tuán)簇的形式分散在石墨炔上，相鄰鈾原子之間的距離恰好和一個(gè)氮?dú)夥肿悠ヅ?，這種結(jié)構(gòu)使得氮分子能夠以“橋式吸附”模式被高效捕獲和活化，為后續(xù)加氫反應(yīng)奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。
研究團(tuán)隊(duì)以超臨界二氧化碳為介質(zhì)，篩選出最佳反應(yīng)條件，成功實(shí)現(xiàn)了單層和少層石墨炔的可控合成，還摸清了其層數(shù)與光學(xué)帶隙的變化規(guī)律，為催化性能精準(zhǔn)調(diào)控提供了科學(xué)依據(jù)。
這款新型催化劑表現(xiàn)亮眼，在150℃、15個(gè)大氣壓的溫和條件下，產(chǎn)氨速率達(dá)587.5微摩爾每克每小時(shí)，還具備良好的循環(huán)穩(wěn)定性。（張蓋倫）
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