温和条件下二氮（N2）氧化能否实现？探索可持续氮转化新路径

当前工业生产硝酸盐的方法存在高能耗、高污染问题。研究人员开展二氮（N2）在温和条件下氧化的研究，评估该领域现状、提出减少误报方法。结果显示目前无实验能明确证明温和条件下 N2氧化可行，对探索可持续氮转化意义重大。

　　目前，大规模工业生产硝酸盐的方法包含两个催化过程。首先是哈伯 - 博施法（Haber - Bosch process），将二氮（N₂）和二氢（H₂，来源于化石燃料）转化为氨（NH₃）。接着，通过奥斯特瓦尔德法（Ostwald process）将氨（NH₃）氧化成硝酸。尽管历经近一个世纪的创新与优化，这两种技术仍需在高温（尤其是奥斯特瓦尔德法）和高压（尤其是哈伯 - 博施法）下运行，还会产生大量温室气体 —— 二氧化碳（CO₂）和氮氧化物（NO_x）。为避开这种复杂的两步生产路径，使数百万吨用于肥料的硝酸盐生产变为可持续过程，近期研究聚焦于开发在温和条件下直接氧化二氮（N₂）的电化学和光化学方法。然而，越来越多相关出版物中看似成功实则误导的报道引发诸多担忧，本文对此进行探讨与分析。

化学领域中，二氮（N₂）气体的化学活化通过催化、电化学和生化模式下的还原途径已被充分认知。相反，二氮（N₂）氧化仅在极端条件下（如闪电或等离子体放电）得到明确证实。尽管如此，人们仍尝试利用电催化和光催化在温和条件下氧化二氮（N₂），且经常有报道称取得了看似积极的成果。本文旨在：（1）严格评估接近环境条件下二氮（N₂）氧化领域的实际状况；（2）提出一种实验方法，大幅降低假阳性结果出现的概率；（3）探索一些在 100°C 以下氧化二氮（N₂）的潜在可行方法。研究得出结论，截至目前，包括本研究在内，尚无实验能够确凿证明在温和条件下二氮（N₂）氧化的可能性。