近日，天津大学于一夫教授、张兵教授团队在低温低压大规模合成氨研究上取得重要进展。该团队提出了外场强化热催化合成氨策略，通过将反应器进行简单的改造引入高频电磁场，即可实现低温低压大规模合成氨。相关研究成果于近期发表在《科学通报》期刊上。
全球一半以上的食品产量与合成氨工业直接相关，它结束了人类完全依靠天然氮肥的历史，支撑了现代文明的蓬勃发展。基于其重要贡献，百年来合成氨领域已先后获得三次诺贝尔化学奖。目前，工业合成氨需要在高温(~500℃)、高压(150-200 bar)条件下实现，每年消耗近2%的全球能源供应，排放二氧化碳占全球排放总量的近1.5%。在能源紧张与“双碳”目标背景下，如何将合成氨温度与压力降下来成为该领域面临的新挑战。
天津大学博士研究生、论文第一作者张宝顺表示，“面对低温低压大规模合成氨的重大挑战，我们团队先后尝试了热、电、光、等离子体催化等多种途径，均未得到理想的结果。在一次次激烈的头脑风暴中，我们提出电磁场辅助热催化猜想：使用高频、高电压电磁场对铁磁性催化剂活性中心d轨道电子的自旋极化、氮气分子的偶极矩以及反应中间物种的吸脱附行为进行实时调控，进而实现氮气在低温下的高效活化。经过反复探索，我们于2021年在自制的反应装置上取得了预期成果，在近常温、商业催化剂条件下合成氨反应的效率得到了显著提升，过去两年我们完成了初级放大以及相关专利申请。”
近年来，超越传统的氮肥应用，绿氨被认为是极具发展潜力的储氢载体和零碳燃料。据悉，于一夫教授团队在天津大学和亚洲硅业(青海)股份有限公司的支持下，正在太阳能资源丰富的青海省，推动低温、低压合成氨技术在大规模、长时储能领域的产业化工程示范。
