8月26日消息，《自然·化学》（Nature Chemistry）8月25日在线发表一项研究，法国研究团队（Doha Zidouhia、Thierry Tassaing、Nicolas Penin、Etienne Grau、Dario M. Bassani）实现了以天然海水为介质、常温常压下的人工光合固氮合成氨。

自然光合作用利用光和水驱动细胞活动，而人工体系中将二氮还原合成氨与水氧化高效耦合一直是难题。该研究采用廉价的三水合硫酸亚铁等二价铁盐，其在紫外C（UVC）光照下产生溶剂化电子，用于还原钼（Mo）基固氮催化剂；生成的三价铁离子同时吸收紫外光、在氧化水的过程中回到二价态，从而将水氧化与氮还原耦合起来。在常温常压纯水中，该体系的量子产率为5.0%；针对氮气在水中溶解度低这一限速因素，研究者通过提高二氮压力将光化学量子产率提升至10.8%。

更具实用性的是，该反应性在未经处理的海水乃至环境空气条件下依然可以运行。计算表明该过程为吸能反应（329.2 kJ/mol），光化学能转化效率为7.6%，与光合作用的能量学特征相符。

合成氨工业（Haber-Bosch工艺）约占全球温室气体排放的1.8%，是全球化工领域脱碳的重点方向。现有绿氨路线主要依赖绿氢耦合哈伯法，而该研究展示的人工光化学固氮路线不经过氢气中间体、直接以水和氮气为原料，虽然离工业应用尚有距离（UVC光源、量子产率等仍需优化），但为分布式、可再生能源驱动的氨合成提供了概念验证。 （来源：Nature Chemistry）