麦克马斯特大学研发新型铁基催化剂 硝酸盐电化学制氨为绿色产业开辟新路径

2026-08-19 10:41:17来源：互联网

2026年6月5日，加拿大麦克马斯特大学的一项研究成果为氨的可持续生产带来突破性进展。该团队开发出一种基于铁基催化剂的电化学硝酸盐还原制氨技术，不仅有望替代传统化石燃料驱动的氨生产工艺，大幅减少碳排放，还能将常见的水体污染物硝酸盐转化为高价值化工原料，为化肥产业降碳及环境治理提供了全新解决方案。

长期以来，全球氨生产主要依赖哈伯-博施法，这一工艺需消耗大量化石燃料，且碳排放占全球总排放量的1%左右，是行业内公认的高碳环节。而化肥生产作为氨的最大应用场景，其碳足迹一直是农业与化工领域减排的重点难点。与此同时，硝酸盐作为农业面源污染及工业废水排放中的常见污染物，若处理不当会引发水体富营养化等环境问题，如何实现其资源化利用也一直是科研人员关注的方向。

麦克马斯特大学的研究团队瞄准这两大行业痛点，将可再生电力与电化学技术结合，探索硝酸盐制氨的绿色路径。此次研究中，团队共选取了四种不同类型的铁基催化剂进行对比测试，并借助X射线吸收光谱技术，从分子层面剖析催化剂性质对氨生成效率的影响。

研究初期，团队原本聚焦于优化催化剂的电子性能，希望通过提升电子传输效率来加快反应速率。但随着实验深入，他们发现催化剂的表面特性同样是决定产率的核心因素——性能最优的铁基催化剂，能够更高效地引导硝酸盐分子和水分子进入活性催化位点，进而显著提升氨的生成量。通过X射线吸收光谱的精准分析，团队还厘清了催化剂结构与反应性能之间的内在关联，为后续催化剂的定向优化提供了科学依据。

团队成员坦言，找到兼顾电子传输与水分输送能力的材料是研究中的关键突破点。只有让这两个环节协同作用，才能确保硝酸盐还原反应高效稳定地进行，最大化氨的产率。目前，这项研究成果已发表在国际权威学术期刊《美国化学会杂志》上，得到了行业内的广泛关注。

接下来，研究团队将重点推进催化剂系统在行业实际运行条件下的测试工作，全面评估其商业化应用的可行性与稳定性。若该技术成功实现产业化，不仅能为化肥生产大幅降低碳足迹，助力农业绿色转型，还能实现硝酸盐污染物的资源化利用，打通环保与产业发展的协同路径，为电化学技术在可持续氨生产领域的应用树立新的行业标杆。