研究人员设计出一种可漂浮的氨基接枝(-NH₂)MXene(Ti₃C₂)基(AMS)海绵，若能实现有效规模化，将为绿色制造领域带来可持续的双重解决方案——净化废水，同时以低成本为农民提供植物必需的氮源氨(NH₃)。

一个多世纪前，哈伯 - 博世法问世，将空气中氮转化为氨肥，拯救了濒临饥荒的世界，该发明也使两位科学家荣获诺贝尔奖。然而，哈伯 - 博施法至今仍是合成氨最常用方法之一，却存在耗能巨大、碳排放量高的弊端，每回收一吨NH₃就会排放3.27吨二氧化碳当量。从农业和工业径流中回收氨，成为降低排放、缓解化学工业压力的关键途径。

《自然可持续性》杂志发表的研究结果显示，研究人员能在5倍太阳光强度下，使用氯化铵(NH₄Cl)废水以0.6mol/m²/h的速率回收纯度达99.8%的氨，且无需添加任何化学品或能源。以MXene为基础的海绵在15分钟阳光照射下完全再生，还能产生具有经济价值的副产品盐酸。

氨在合适之处是“救星”，但存在于径流和废水中时，就会成为强效污染物，破坏水生生物。仅中国每年就向水文系统排放超1000万吨含NH₄⁺的废水。从含NH₄⁺废水中回收NH₃依赖可逆水解反应，传统回收方法需过量碱性化学品和电加热，而界面太阳能加热作为一种节能的替代方法，通过局部光热效应实现氨回收。

研究人员利用这一优势，提出使用浮动AMS的太阳能驱动氨回收策略。该海绵在阳光照射下，在水面营造可逆的局部碱性环境和界面热，其上接枝的-NH₂基团无需添加试剂即可捕获H⁺离子，使NH₄⁺水解为NH₃。浮子中的Ti₃C₂能有效吸收太阳能并转化为蒸发NH₃所需热量，再通过冷凝收集。

生命周期和技术经济分析表明，与传统方法相比，该方案环境和成本优势显著。太阳能驱动的回收策略仅排放0.102吨二氧化碳当量，比传统哈伯 - 博施法低30倍。不过，研究人员也强调，需进一步研究以优化针对特定废水特性、季节、地点和行业类型的材料设计。

更多信息： Qi Zhang 等，太阳能驱动的含氨废水高效选择性氨回收，《自然可持续性》 (2025)。