.jpg)
Швейцарские химики создали катализатор на базе урана, способный преобразовать молекулы азота, присутствующие в окружающем воздухе, в аммиак с низкими затратами энергии. Его последующее улучшение и использование позволит сократить выбросы парниковых газов, связанных с производством удобрений и химикатов.
Уже существующие катализаторы присоединяют молекулы азота только к одному скоплению атомов металла. Авторы исследования использовали новый подход, позволяющий прикреплять эти молекулы боком, что дает возможность соединять их с двумя атомами металла. Это значительным образом упрощает процесс разрыва сильной связи между атомами азота.
Разработанный учеными катализатор представляет собой комплексное соединение урана и органических соединений азота, которое способно захватывать молекулы азота и расщеплять их в присутствии соединений некоторых щелочных металлов, а также органических кислот. В рамках этого процесса к атомам азота постепенно присоединяются электроны, что ведет к расщеплению молекулы газа и образованию двух отрицательно заряженных ионов.
Эти ионы взаимодействуют с присутствующими в окружающей среде протонами и ионами атомов водорода, что приводит к формированию молекул аммиака. Каждый "блок" катализатора способен одновременно ускорять формирование восьми-девяти молекул аммиака, благодаря чему он значительно превосходит по уровню эффективности другие катализаторы аналогичного типа. Все эти реакции протекают при комнатной температуре и давлении, что значительным образом снижает расход энергии.
Также исследователи отмечают, что созданный ими катализатор почти не производит таких потенциально токсичных и опасных для экологии побочных продуктов, как гидразин (N2H4). В будущем более совершенные версии этого уранового катализатора можно будет применять для производства аммиака с минимальным ущербом для окружающей среды.
Для производства аммиака уже много десятилетий используется реакция, открытая немецкими химиками Фрицем Габером и Карлом Бошем еще в начале XX века. Бош и Габер выяснили, что смесь из азота и водорода можно превратить в аммиак, если сжать и нагреть ее до 450-500 градусов Цельсия, а затем пропустить через катализатор на базе железа. Пока ученым не удалось создать альтернативные подходы, превосходящие реакцию Габера-Боша в эффективности, из-за чего аммиачная промышленность сейчас является одним из главных источников выбросов СО2 в атмосферу.
