氨作为一种在农业和工业生产中不可或缺的化学物质，其传统生产方式一直面临能耗高的问题。为此，研究人员不断探索提高氨生产效率的新方法。近日，包括东京大学研究人员在内的一个团队取得了重要突破，他们首次将大气中的氮、水和阳光相结合，并利用两种催化剂，成功在不消耗大量能源的情况下生产出了大量氨。

这一研究成果已发表在《自然通讯》杂志上。每年全球生产的氨气接近2亿吨，其中大部分用于肥料生产。然而，氨气的生产过程不仅消耗了全球约2%的能源，还导致了相应比例的二氧化碳排放。因此，开发更清洁、更高效的氨气生产方法显得尤为重要。

东京大学应用化学系的西林义昭教授及其团队，通过深入研究，成功开发出一种新型催化系统。该系统利用大气中的氮和水作为原料，在阳光的驱动下，通过两种催化剂的协同作用，实现了氨的高效生产。西林教授表示：“这是首次成功利用大气中的氮气作为氮源、水作为质子源进行光催化生产氨的例子，同时还利用了可见光能和两种分子催化剂。”

在实验中，团队使用了基于过渡金属钼的催化剂来活化氮气，以及基于过渡金属铱的催化剂来光活化叔膦和水。叔膦的加入则帮助从水分子中释放质子，进一步促进了氨的形成。这一反应过程与植物中利用共生细菌的自然过程相似，可以被视为氨人工光合作用的一个成功范例。

值得一提的是，该团队成功地以比之前实验大10倍的规模实现了这一反应，表明该技术已具备进行更大规模试验的潜力。尽管仍存在一些需要改进的地方，如进一步提高安全性和有效性，但这一成果无疑为氨的绿色生产开辟了新的道路。

西林教授还提到，一些实验成分如叔膦虽然稳定，但可能对人体有毒性，因此未来需要找到一种负责任的方式来处理或回收这些成分。

更多信息： Yasuomi Yamazaki 等人，利用氮气、水和可见光能催化氨形成，《自然通讯》 (2025)。期刊信息： 《自然通讯》