大連化物所實現氫化鋰介導光化學合成氨

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所氫能與先進材料研究部復合氫化物材料化學研究組研究員陳萍、郭建平團隊，在氫化物化學固氮研究方面取得了新進展，揭示了氫化鋰（LiH）光致脫氫變色現象與固氮之間的關聯，并由此構筑了LiH介導的光催化合成氨過程。

　　氮氣加氫合成氨是維持地球上生命延續、滿足人類社會對能源與化工需求的關鍵化學反應之一。然而，現有的Haber-Bosch合成氨技術需要高溫高壓的苛刻反應條件（>400oC，>100 bar）。這是一個高能耗、高碳排放的過程。發展可再生能源驅動的、溫和條件下實施的合成氨新技術，是科研人員長期以來不懈追求的目標，也是化學科學中頗具挑戰性的研究課題。太陽能是取之不盡、用之不竭的可再生能源，實現光供能的合成氨過程是最理想的合成氨方式之一。

　　該團隊在前期成果的基礎上，探索了氫化物在光照下的固氮行為。研究發現，LiH作為一種無機寬禁帶半導體，在紫外光照下會出現脫氫及變色現象。與常規氧化物或氮化物半導體不同，LiH在產生載流子分離后，負氫（H￣）會失去電子形成H2，并產生氫空位，而光生電子可在表面氫空位形成富電子的色心結構，有助于氮氣的還原活化。在這個過程中，負氫能夠參與N-H鍵的形成。在氮氫共進料條件下，該團隊實現了溫和條件下LiH光催化合成氨過程。該工作展現了氫化物在介導光化學反應中的發展潛力，豐富了氫化物固氮化學的知識體系。

　　相關研究成果以Light-driven ammonia synthesis under mild conditions using lithium hydride為題，發表在《自然-化學》（Nature Chemistry）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國科學院青年創新促進會等的支持。