维尔茨堡大学 硼可以用来将氮转化为铵
信用:布伦瑞克团队 人类依赖铵作为食物的合成肥料
然而，由氮生产氨是极其耗能的，需要使用过渡金属
德国巴伐利亚朱利叶斯-马克西米利安大学(JMU)的研究人员现在已经在室温和低压下实现了氮到铵的转化，而不需要过渡金属
这是由JMU科学家霍尔格·布伦瑞克领导的研究小组在《自然化学》杂志上报道的
一种新的结合氮的工具箱 氨的工业生产，即所谓的哈伯-博施过程，需要高温高压，估计消耗地球上产生的全部能量的大约2%
这一过程也依赖于过渡金属元素，相对较重和活泼的原子
2018年，布伦瑞克教授的团队报道了利用一种仅由较轻的非金属原子组成的分子进行氮的结合和化学转化
一年后，他们使用类似的系统在实验室演示了两个氮分子的第一次结合，这种反应只有在地球高层大气和等离子体条件下才能看到
这两项发现的关键是使用硼，第五轻的元素，作为氮结合的原子
“在这两个发现之后，很明显我们手上有一个非常特殊的系统，”布伦瑞克说
加水就行了 虽然他们的系统结合并转化氮，但只有一半的拼图块还在
“我们知道完成氮到氨的转化将是一个重大挑战，因为它需要一系列复杂的化学反应，而这些反应往往是相互不相容的，”JMU教授解释道
这一突破来自最简单的试剂:留在样品中的微量水足以促进一系列反应，使研究小组离目标铵仅一步之遥
后来发现，关键的反应可以用固体酸来完成，使反应在一个反应瓶中连续进行，所有反应都在室温下进行
用啤酒制造铵 意识到即使使用简单的试剂如水，该过程的酸化步骤似乎也能起作用，研究小组使用当地酿造的维尔茨堡霍夫堡啤酒重复了该反应
令他们高兴的是，他们能够检测到反应混合物中的前铵产物
“这个实验在某种程度上有点有趣，但它也显示了这个系统对水和其他化合物的耐受性，”博士解释说
发起这项研究的博士后研究员马克-安德雷·莱加雷
“氮还原成氨是人类最重要的化学反应之一
毫无疑问，这是第一次用啤酒来做，尤其适合在德国做
里安·杜赫斯特，阿卡德米舍尔·奥伯拉特，该研究的合著者
还有许多工作要做 该反应虽然令人兴奋，但仍远非工业化生产铵的真正实用工艺
理想情况下，需要找到一种方法来重新形成活性物种，以使该过程节能且经济
然而，这一发现是一个激动人心的证明，即较轻的元素甚至可以解决化学中最大的挑战
“这里还有很多工作要做，但是硼和其他轻元素已经让我们惊讶了很多次
霍尔格·布伦瑞克说
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