例如氮肥的制造依赖于氨，硝酸、塑料、合成纤维的生产依赖于氨，玻璃清洁剂的加工依赖于氨……作为现代社会重要的基础无机化学品，氨的用途覆盖了工业、农业、商业领域，也正因如此，绿色高效的合成氨，一直以来都是现代科学重要的课题，即便在合成氨技术成熟的今天，进一步优化工艺仍是不少科学家钻研的目标。
目前，高效合成氨主要依赖哈伯-博施法，简单来说就是从空气中分离提取氮气，从水中制备氢气，然后将氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。其中氮气的提取与氢气的制备已经具备较为成熟且绿色的工艺，反而是催化合成的步骤，还有许多可以优化的地方。
传统的合成氨催化剂采用过渡金属催化剂，即借由过渡金属催化剂解离活化氮气，并逐步加氢促进按期合成。然而整个过程受限于催化剂本身，呈现的是“火山型曲线”。前过渡周期金属对于氮气的活化能力过强，一定程度上限制了氢的合成。而就在近日，针对这一问题我国科学家给出了新的方案。
据悉，中国科学院大连化学物理研究所氢能与先进材料研究部氢化物能源化学研究中心陈萍研究员团队与四川大学袁绍军教授合作，开发出一种三元氢化物LiBaH3负载原子级分散前过渡金属锰(Mn)的高效合成氨催化剂。
根据中国科学院大连化学物理研究所发布的成果，研发过程中，研究团队首先将前过渡金属Mn以单原子形式负载，以减弱Mn对N2的活化强度，避免N2在Mn上直接解离生成过强的Mn-N键。同时，基于团队前期研究发现H?具有富电子和富氢的特性，有利于N2的活化和N-H的生成，团队选择三元氢化物LiBaH3作为负载单原子Mn的载体。最终研发出了该高效合成氨催化剂。
据悉，在该催化剂上，氮气(N2)首先在单原子Mn位点进行非解离活化(*N2)，随后通过LiBaH3中的负氢(H?)促进N2的解离，形成*N和*NH物种，突破了传统过渡金属合成氨催化剂中普遍存在的“线性标度关系”限制。且实验结果表明，该催化剂在300摄氏度以下的合成氨速率是benchmark催化剂Cs–Ru/MgO的2.5倍，高出传统体相MnNx催化剂两个数量级以上。
此外，值得一提的是，目前该成果以发表在《德国应用化学》上，题目为“Atomically Dispersed Mn Synergized with LiBaH3on MgO Enables Efficient Ammonia Synthesis via an H?–Assisted N2Dissociation Mechanism”，感兴趣的读者可以自行查阅学习。
作者：小王
