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在硼的作用下，氮气可以转化为铵。
氨在合成肥料中占据了重要地位。然而，以氮气生产氨是极其耗能的——氨的工业生产工艺哈伯-博世法（HBM），需要高温高压条件。
据科学家估计，HBM的能耗占全球能源产量的近2%。此外，HBM还需要使用过渡金属作为催化剂。
近日，德国维尔茨堡大学（JMU）的研究人员在合成氨领域取得了重大突破。JMU科学家Holger Braunschweig教授领导的研究团队，在无催化剂、室温和低压条件下，成功地将氮转化为铵。这正是合成氨的一个步骤。
该研究于当地时间9月14日发表于《自然•化学》。
2018年，Braunschweig教授团队报告了用轻质非金属原子组成的分子键合转化氮的方法。一年后，他们使用类似系统，在实验室中首次展示了两个氮气分子的结合。此前，这种反应只在地球上层大气中或等离子体条件下才会发生。而本次突破的关键在于硼的应用。
虽然Braunschweig等设计的反应系统能够结合并转化氮，但反应拼图还只完成了一半。Braunschweig解释说：“让氮气转化为氨是一个重大的挑战。因为它涉及复杂的化学反应序列，而这些反应往往是彼此不相容的。”
解决相容性问题的答案非常简单：样品中留下的痕量水足以促进连续的反应。这使得研究人员距离目标铵只有一步之遥。而后研究人员通过进一步实验发现，关键反应可以借助固体酸来完成，这使得反应可以在室温下的烧瓶中依次进行。
既然酸化过程在有水参与时就能完成，研究人员决定用当地酿造的Würzburger Hofbräu啤酒来重复这个反应。令人兴奋的是，他们在反应混合物中检测出了预铵产物。这体现了实验系统对水和其他化合物的耐受性。
论文作者Rian Dewhurst博士等补充说：“将氮还原为氨是人类最重要的化学反应之一。这是第一次用啤酒完成这个反应，这在盛产啤酒的德国非常有趣。”
“啤酒反应”虽然令人兴奋，但距离真正的工业化产氨还很遥远。理想情况下，研究人员需要找到一种还原活性物质的方法，使整个过程更加经济、节能。
幸运的是，Braunschweig团队的发现证实硼等轻元素有望解决这一难题。
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《自然•化学》
期刊编号：1755-4330
原文链接：
https://phys.org/news/2020-09-nitrogen-boron-beer.html
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