研究人员实现了氢化锂介导的光驱动固氮和氨合成

氨对于食品和未来的能源供应至关重要。在工业上，它主要通过哈伯-博世工艺生产，该工艺在高温高压下操作。由于合成氨工业的高能耗和高碳排放，开发可再生能源驱动的高效N2还原氨的替代材料和方法非常重要。

中国科学院大连化学物理研究所陈平研究员课题组实现了氢化锂(LiH)介导的光驱动固氮合成氨。该研究发表在《自然化学》杂志上。

LiH是最简单的盐水氢化物，带隙为3.7eV。由于其氢含量高(12.5wt%)，它已被研究用于储氢。然而，LiH的脱氢在热力学上是不利的。

在这项研究中，研究人员发现，在环境条件下，LiH的紫外线(UV)照射可以引起从白色到浅蓝色的显着颜色变化，同时释放少量的H2。这种现象表明，在紫外线照射下，LiH发生光解，导致光子产生的电子被困在其氢空位中，作为长寿命且富含电子的F中心，这显示了一种根本不同的载流子分离机制。

研究人员指出，光照后的LiH具有富含电子的表面和氢空位，这有利于N2活化形成NH键。他们将具有低H2分压的N2/H2混合物共同注入LiH粉末中，从而在环境条件下产生光催化氨。

“这种光化学路线操作灵活，可能适合间歇性太阳能驱动的小规模分布式氨合成，”陈教授说。