Команда химиков из Университета Токио разработала новую каталитическую систему производства аммиака из доступных молекул, в том числе, из азота и воды. Ключевая особенность инновации — в сочетании двух типов катализаторов, созданных специально для синтеза аммиака. Активирует эти катализаторы солнечный свет.

«Это первый успешный пример фотокаталитического производства аммиака при помощи атмосферного диазота в качестве источника азота и воды в качестве источника протонов, в котором также применяется энергия видимого света и два типа молекулярных катализаторов, — сказал профессор Ёсиаки Нисибаяси. — Мы использовали иридиевый фотокатализатор и третичные фосфины, другое химическое вещество, которое обеспечивает фотохимическую активацию молекул воды. Эффективность реакции оказалась выше, чем мы ожидали, по сравнению с результатами предыдущих экспериментов по образованию фотокаталитического аммиака под действием видимого света».

Первый из двух катализаторов, синтезированных учеными, основан на переходном металле молибдене и служит для активации диазота. Второй — на основе переходного металла иридия для фотоактивации как третичных фосфинов, так и воды. Задача третьего компонента, третичного фосфина, помогать извлекать протоны из молекул воды.

Как пишет EurekAlert, разработанная учеными реакция готова к испытаниям в более крупных масштабах, хотя для повышения безопасности и эффективности еще предстоит решить ряд проблем. Некоторые компоненты, к примеру, третичные фосфины, можно было бы производить с использованием солнечной энергии или перерабатывать из фосфиноксидов. И хотя они сами по себе стабильны, они могут быть токсичными при попадании внутрь человека, поэтому было бы идеально найти экологически безвредный способ их утилизации или переработки.

«В растениях аммиак образуется в результате биологической фиксации азота с помощью цианобактерий и связан с фотосинтезом, — сказал Нисибаяси. — Здесь электроны для реакции образуются фотосинтезом, а протоны извлекаются из воды. Поэтому результаты нашего недавнего исследования можно рассматривать как успешный пример искусственного фотосинтеза аммиака».

Команда исследователей из США разработала инновационный способ производства этого соединения без химических заводов, работающих на ископаемом топливе. В качестве реактора они предлагают использовать недра Земли, а заодно — очищать сточные воды.