空气→硝酸→氨：人工固氮的绿色新途径。人类化工史上，人工固氮可谓百年难题。农业氮肥为人类文明做出不可磨灭的贡献，但传统的固氮途径是一个高耗能(高温高压条件)、高排放(产生n2o等温室气体)过程，带来巨大的环境威胁。因此，开发新型环保的合成路线很有必要。
最近，天津大学张兵研究团队在此领域取得重要进展。基于电化学方法，研究者将先还原再氧化的氮气→氨→硝酸途径改变为先氧化再还原的空气→硝酸→氨途径。其具体策略为：
(1)空气氧化合成硝酸。以空气中的氮气为氮源，选用铂片作为电催化材料，在 2.19 v(相对标准氢电极，下同)电压下将氮气(n2)氧化为硝酸(hno3)，其法拉第效率为1.23%。
(2)硝酸根还原氢化合成氨。以硝酸根(no3-)和水(h2o)为原料，选用四氧化三钴纳米棒阵列为电催化材料，在-0.65 v电压下合成氨(nh3)，其选择性可达33.6%，3小时测试产率为0.854 mmol h-1 cm-2。
值得指出的是，策略(2)中所用的硝酸盐原料，可以来自硝酸根废水，也可以来自策略(1)中的产物硝酸。而且，这两种策略所需的电能均可通过风能、太阳能等清洁途径获得。如果这些策略获得工业应用，将可以在原料、能源等多个方面实现绿色化生产。
相关成果以electrochemical synthesis of nitric acid from air and ammonia through waste utilization为题发表于《国家科学评论》(national review，nsr)。
相关论文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz019
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