合成氨是现代化工和粮食生产的重要基础。传统哈伯－博世（Haber－Bosch）法虽然支撑了全球大规模氨生产，但高度依赖高温高压条件，存在能耗高、碳排放大等问题。在“双碳”目标和绿色化工转型背景下，发展常温常压条件下的绿色合成氨新技术，已成为能源化工领域的重要前沿方向。针对传统电催化氮还原中氮气活化困难、反应速率低、易受析氢副反应干扰等瓶颈，科研人员正积极探索更加高效、可持续的替代路径。
近日，电工研究所高电压与等离子体技术研究部在等离子体耦合电催化空气制氨研究方面取得新进展。研究团队基于空气等离子体活化—氮氧化物电还原制氨串联技术路线，提出前端利用旋转滑动弧等离子体将空气中的氮气氧化为氮氧化物（NOx），后端再通过构建电子结构调控的Cu–N–P催化剂，实现NOx向氨的高效、高选择性转化，从而避开了传统N2直接电还原中N≡N键难以活化的关键难题，为绿色氨合成提供了新的技术方案。
该成果将非热等离子体空气活化与高选择性电催化还原相结合，有望打通“空气－氮氧化物－氨”的绿色转化路径。与传统直接电催化氮还原相比，该工作将氮活化与氨生成解耦，使各步骤能够在更有利的热力学和动力学条件下进行，不仅为分布式绿色合成氨提供了新的思路，也为等离子体－电化学耦合体系在氮循环调控、污染物资源化利用及可持续化学品合成等方向的拓展应用奠定了基础。
研究工作联合武汉大学、南非西开普大学共同完成，相关成果发表于《美国化学学会·催化》（ACS Catalysis）。研究工作得到国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项、国家自然科学基金的支持。
绿氨合成流程示意图