近日，大連化物所復合氫化物材料化學研究組（DNL1901組）陳萍研究員、郭建平(第八批會員）研究員團隊和丹麥技術大學Tejs Vegge教授團隊合作，通過實驗設計與理論計算相結合, 揭示了非過渡金屬基氫化鋇（BaH2）固氮及加氫產(chǎn)氨過程的反應機理。 氨是基礎化工原料之一，是合成氮肥以及幾乎所有重要含氮化學品的氮源。此外，氨亦可作為能源載體或燃料，在人類的生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著至關重要的作用。傳統(tǒng)工業(yè)合成氨過程反應條件非�？量�，深入研究氮氣的活化和轉(zhuǎn)化機理，發(fā)展新型固氮及合成氨過程是研究人員不懈追求的目標。目前研究人員普遍認為，過渡金屬是構成合成氨多相、均相催化劑以及固氮酶活性中心的關鍵組分。由于主族元素具有不同的成鍵及反應特性，近年來，其固氮反應化學研究也逐漸引起研究人員的關注。 
本工作在該團隊前期工作（Nat. Chem.，2017；Nat. Energy，2018；Nat. Catal.，2021）的基礎上，以結構明確的堿土金屬氫化物BaH2為研究對象，結合實驗表征及理論計算結果，發(fā)現(xiàn)BaH2表面氫空位的存在對氮氣的吸附和活化起到了關鍵作用。BaH2中的負氫物種一方面通過還原消除反應釋放氫氣，并將電子轉(zhuǎn)移至鋇原子，從而有助于進一步削弱氮氮鍵；另一方面，負氫物種可以通過還原質(zhì)子化反應形成氮氫鍵。這與固氮酶以及某些分子氫化物配合物的固氮過程類似。該工作闡明了堿（土）金屬氫化物的固氮機制，并為進一步設計高效固氮和合成氨的非過渡金屬基材料提供了新思路。 相關工作以“Transition-Metal-Free Barium Hydride Mediates Dinitrogen Fixation and Ammonia Synthesis”為題，于近日發(fā)表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，該工作的第一作者是我所DNL1901組博士研究生關業(yè)勤。上述工作得到國家自然科學基金、科技部、中國科學院青年創(chuàng)新促進會等項目的支持。（文/圖 關業(yè)勤） 文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202205805
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