德纳化学

美国科学家推动新型氮革命

http://www.chem.hc360.com2018年05月30日15:34 来源:sciencedailyT|T

    慧聪化工网讯:公路上交通拥堵,大卖场上堆满了来自远方油田的化肥储备,以及几乎所有我们能接触到的石油塑料制品。我们很难想象没有化石燃料的世界的生活。黑金给我们带来了前所未有的繁荣,但它也污染了我们的环境,所造成的污染也许是无可挽回的,而且它的供应有限。那这次又发生了什么呢?

    犹他州立大学的生物化学家兰斯?塞弗瑞德和其他顶尖科学家认为,生命给予的氮在我们周围流动,它是除不可再生能源以外的可持续发展的关键。

    美国能源部基础能源科学办公室召集西费尔特(Seefeldt)和其他16位氮研究专家在华盛顿特区参加2016年10月的峰会,讨论当前的氮活化化学领域及其未来发展方向。该研究小组在2018年5月25日出版的科学杂志上发表了一篇评论文章,报告了他们的结论。

    “这次会议是关于氮研究的,”西费尔特(Seefeldt)说,他是美国大学化学和生物化学系的教授,是美国科学促进学会的研究员,也是这次峰会的联合主席。“我们的团队包括诺贝尔奖得主罗伯特?施罗克(Robert Schrock),我们的努力达到了顶点,我们每个人都不可能写这份报告。

    地球上所有的生命都需要氮,地球大气层的80%,以二氮的形式,是由维持生命的气体组成的。然而,无论是动物还是植物都无法直接获取氮。“这是一个很讽刺的现象,”西费尔特(Seefeldt)说,“我们需要氮才能生存,我们在它的海洋中游泳,但我们无法直接获取它。人类和动物从我们食物中的蛋白质中获取氮。植物从土壤中获得氮。”

    大约一个世纪前,化石燃料进入历史舞台。德国科学家弗朗茨·哈伯(Franz Haber)和卡尔·博什(CarlB?sch)开创了一个革命性的方法,打破了氮的超强化学键,从而实现了化肥的商业化规模化生产,这刺激了全球粮食供应的空前增长,随后也促进了世界人口的增长。

    “这是历史上的技术奇迹之一,但它目前消耗了世界上大约2%的化石燃料供应,”西费尔特(Seefeldt)说。他和他的同事们在峰会上一致认为,是时候开始一场新的革命了。

    科学家们写道:“机会的存在是为了实现彻底的改进,新的和不同的途径(实现氮的转变),”“但在这方面的进展将需要在分子水平上了解氮转化反应,以及发现新的催化系统和提供驱动这些反应所需能量的替代手段。”西费尔特(Seefeldt)和他的USU团队,他们的研究得到了能源部的进一步支持,他们已经率先致力于清洁和可再生的光驱动过程,将氮转化为氨,氨为肥料的主要成分。

    西费尔特(Seefeldt)说:“我们对这一过程的研究,利用纳米材料来捕捉光能,展示了阳光或人造光如何能够为固氮提供能量。”

责任编辑:张兰

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