斯德哥尔摩大学的研究人员首次能够研究当氮和氢形成氨时铁和钌催化剂的表面;研究结果发表在科学杂志《自然》上。对催化过程的更好了解以及寻找更高效材料的可能性为当前二氧化碳密集型化学工业的绿色转型打开了大门。

哈伯-博世工艺生产的氨是目前世界上生产化肥最重要的基础化学品之一，年产量为1.1亿吨。《自然》杂志于 2001 年提出，哈伯-博世法是 20 世纪人类最重要的科学发明，因为它通过防止大规模饥饿拯救了约 40 亿人的生命。对我们身体 DNA 和蛋白质中氮含量的估计表明，一半的原子可以来自哈伯-博斯。

“尽管哈伯-博世工艺获得了 3 项诺贝尔奖(1918 年、1931 年和 2007 年)，但在真实的氨生产条件下，还无法通过表面敏感方法对催化剂表面进行实验研究;在足够高的压力和温度下具有表面敏感性的实验技术尚未实现。因此，关于铁催化剂的状态是金属还是氮化物的不同假设，以及对反应机制重要的中间物质的性质，无法得到明确的验证。”化学物理学教授安德斯·尼尔森(Anders Nilsson)说在斯德哥尔摩大学。

“这项研究之所以能够进行，是因为我们在斯德哥尔摩建造了一台光电子能谱仪器，可以在高压下研究催化剂表面。因此，我们能够观察反应直接发生时会发生什么”，斯德哥尔摩大学化学物理学博士后 David Degerman 说。“我们通过新仪器为理解氨生产催化打开了一扇新的大门，我们现在可以检测反应中间体并为反应机制提供证据。”

斯德哥尔摩大学研究员帕特里克·洛姆克 (Patrick Lömker) 表示：“将我们的斯德哥尔摩仪器放置在汉堡 PETRA III 世界上最亮的 X 射线源之一对进行这项研究至关重要。” “当机器升级到 PETRA IV 时，我们现在可以想象未来会有更明亮的光源”。

安德斯·尼尔森 (Anders Nilsson) 表示：“我们现在拥有进行研究的工具，可以开发用于氨生产的新型催化剂材料，这些材料可以更好地与电解生产的氢气配合使用，实现化学工业的绿色转型。”

“对一个与科学成功故事如此相关的主题进行研究是令人鼓舞的，这个故事极大地帮助了人类。我渴望继续研究寻找新的催化剂，以减少我们对化石资源的依赖。仅化学工业就占全球二氧化碳排放量的 8%”，斯德哥尔摩大学材料化学博士生 Bernadette Davies 说道。

斯德哥尔摩大学研究员 Sergey Koroidov 表示：“通过由太阳能或风电直接驱动的电催化替代方案进行氨生产的长期前景最具吸引力，现在我们拥有科学地协助这一发展的工具” 。

该研究是与汉堡的德国电子同步加速器 (DESY) 和奥地利蒙坦大学合作进行的。该研究包括该大学的前雇员克里斯·古德温和彼得·阿曼、米哈伊尔·希普林、杰特·马蒂森和加布里埃尔·罗德里格兹。