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巴伐利亚的研究人员，德国用硼和啤酒减少氮

时间：2022-05-08 15:25:36 来源：

硼可用于将氮转化为铵。

人类是依赖于合成肥料的铵的食物。然而，从氮气产生氨是极其能量密集的并且需要使用过渡金属。

来自德国巴伐利亚州巴伐利亚州朱利叶斯 - 马克西米利亚人 - Universität（JMU）的研究人员现在已经在室温和低压下达到氮气转化为铵，而无需过渡金属。这是由JMU Scientics Holger Braunschweig领导的研究小组报告的本质上的化学。

用于绑定氮的新工具箱

氨的工业生产，所谓的Haber-Bosch工艺，需要高温和压力，并且估计消耗大约2％的地球上产生的能量。该方法还依赖于过渡金属元素，相对较重和反应性原子。

2018年，Braunschweig教授的团队报告了使用仅由较轻的非金属原子构成的分子的氮的结合和化学转化。一年后，他们使用类似的系统来证明实验室中两个氮素分子的第一种组合，这是在地球上高层和血浆条件下仅在地球上看到的反应。

这两种发现的关键是使用硼，第五个最轻元件，作为氮气结合的原子。“在这两次发现之后，很明显，我们手上有一个漂亮的系统，”布劳恩西格说。

就加水

虽然它们的系统绑定并转换氮气，但只有一半的拼图就位。“我们知道完成氮气的转化为氨是一个重大挑战，因为它需要一个复杂的化学反应顺序，这些反应通常彼此不相容，”JMU教授解释。

突破来自最简单的试剂：在样品中留下的水痕迹足以促进连续的反应，使团队仅从目标铵中脱离一步。稍后发现，可以使用固体酸进行关键反应，使得在单一反应烧瓶中依次发生反应，全部在室温下。

用啤酒制作铵

意识到该方法的酸化步骤似乎与诸如水的简单的试剂，该团队使用当地酿造的WürzburgerHofbräu啤酒重复反应。为了他们喜悦，他们能够检测反应混合物中的铵预钒。

“这项实验部分有点乐趣，但它也表明了该研究的博士后研究人员Marc-AndréLégaré博士博士解释道。“氮对氨的减少是人类最重要的化学反应之一。这是毫无疑问它第一次使用啤酒完成，它特别适合在德国完成！“ Rian Dewhurst博士说，Akademischer Oberrat和研究的同悼。

还有很多工作要做

反应虽然令人兴奋，但仍远未成为在工业上生产铵的真正实际过程。理想情况下，需要一种方法来重新形成活性物种，以使过程节能和经济。

然而，发现是一个令人兴奋的示范，即较轻的元素即使是化学中最大的挑战也可以解决。“在这里有很多剩余的，但硼和其他轻质元素已经让我们这么多次感到惊讶。他们显然有更多的能力，“Holger Braunschweig说。

参考：Marc-AndréLégaré，GuillaumeBélanger-chabot，Maximilian Rang，Rian D. Drewhurst，Ivo Krummenacher，RüdigerBertermann和Holger Braunschweig，14 2020年9月，自然化学.DOI：
10.1038 / S41557-020-0520-6


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