催化合成氨

        氨是氮肥的主要原料；同时，氨亦是人工合成几乎所有重要含氮化学品的氮源。在合成氨工业建立一个世纪后，氨又因其能量密度高、不含碳元素、易储运、相关基础设施成熟而具有了另一个身份：能源载体。现有的合成氨工业需在高温高压下进行，能耗高且碳排放量大。研发温和条件下实施的“绿色”合成氨过程不仅是重要的基础科学问题，也是国际能源化学化工领域的变革性技术需求，对我国构建清洁、低碳能源与化工体系具有重大意义。

        氢化物是一类含H‾的材料，H‾是电子/质子载体（H‾ = H⁺ + 2e），而氮气分子的活化转化需要电子与质子的给予。陈萍团队一直致力于碱（土）金属氢化物研究，对氢化物与N₂、H₂、NH₃之间存在的独特而有趣的化学作用积累了深入的认识。基于对氢化物与合成氨内在关联的认识，团队在国际上率先进行了“氢化物介导合成氨”的研究，并取得了如下进展：

        I.“氢化物-过渡金属”双活性中心催化合成氨：建立了由氢化物与过渡金属组成的新型复合催化剂体系，使得低本征活性的 3d 金属达到前所未有的低温高活性；破解了单一过渡金属催化剂上普遍存在的 Scaling  Relations，实现了温和条件下氨的高效合成；

        II.“氢化物-亚氨基化合物”介导的化学链合成氨：开创了由金属亚氨基化合物为载氮体的化学链合成氨新路径。通过“干扰”Scaling Relations，可在常压、低温下达到显著高于传统热催化过程的产氨速率。

 氢化物介导的催化及化学链合成氨过程

低温高效氨分解催化剂制备与应用

氨是一种产量大、含氢量高、便于储存运输的化工产品，在氢能领域具有广阔应用前景。对氨作为氢载体利用而言，氨的低温高效分解是该领域发展面临的主要技术瓶颈。本研究组氨分解催化研究方向主要聚焦于氨分解制氢中的催化基础和应用技术研究，重点关注新型催化材料的设计、制备与应用。本课题组利用金属氢化物同过渡金属作用，发展了具有较高催化活性的亚氨基锂（Li₂NH）与3d过渡金属或其氮化物复合催化剂（Angew. Chem. Int. Ed., 54: 2950-2954, 2015）。相同条件下氮化锰-亚氨基锂的产氢速率超过目前综合性能最优的贵金属Ru基催化剂（ACS Catal.,5: 2708-2713, 2015）。

500℃时3d过渡金属或氮化物-亚氨基锂复合催化剂的氨分解活性火山型曲线和反应速率

在此基础上，本研究方向主要针对氨的低温高效催化分解这一关键科学问题开展研究，探索认识催化剂结构和性质与催化性能之间的关系，开发新一代高效、低成本、非贵金属、高稳定性、在较低温即可完全转化氨的催化剂体系，并形成规模化催化剂制备工艺。