重庆大学魏子栋、李存璞：电子的往返之旅——电子催化剂直接固定N₂生成偶氮化合物

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氮气（N₂） 作为地球大气中最丰富的气体之一, 其NN三键具有极高的键能（约940.95 kJ mol −1 ）, 因此其转化为其他化合物一直是化学领域的重大挑战。传统的哈伯−博施（Haber−Bosch）工艺虽然可以将N₂转化为氨（NH₃）, 但需在高温（350−550°C）和高压（150−350 atm）条件下进行，能耗高、反应条件苛刻。而获得氨气之后，还需要后续工艺将N元素转化为其他含氮化合物，这些过程通常需要复杂的有机或无机合成步骤。因此, 开发直接将N₂转化为具有工业和商业价值的化学品的方法是值得追求的目标，但面临巨大的挑战。 图1. 偶氮的合成。（a）传统合成路线。N 2 分子被还原和氧化得到不同的含氮化合物。该路线复杂且耗能。（b）本文研究方案。电子催化剂直接固定N 2 生成偶氮化合物。电子被注入和拉出得到重氮离子，然后在温和的条件下直接生成 ………………………………