光催化固氮

朱崇愷

氮是限制植物生長的一個關鍵礦質營養。盡管碳和氧也很關鍵，但很容易被植物從土壤和空氣中獲得。雖然空氣中含有78%的氮氣，但大氣中的氮是不可用的營養，因為氮氣分子以強大的三鍵結合在一起。氮必須被“固定”，即通過自然或人為的過程轉換成某種生物可利用的形式。直到20世紀初期，德國的弗里茨·哈伯和卡爾·博施才開發出大氣中的氮轉化為可提供營養的氨的第一個實用過程。目前世界上大部分的肥料都是用哈伯-博施工藝生產的氨制成的，而這需要大量的天然氣。

科學家正在研究二氧化鈦

近日，佐治亞理工學院的研究人員使用勞倫斯伯克利國家實驗室的專業X射線源證實，二氧化鈦在光的存在下可以催化固氮。如果可以擴大這種固氮反應，有朝一日它可能有助于規模化的化肥生產，從而減少對資本密集型集中生產設施和昂貴配送系統的依賴，降低偏遠地區農民的種植成本。

佐治亞理工學院伍德拉夫機械工程學院助理教授馬爾塔說：“在美國，我們有非常優秀的肥料生產和分配系統。但是，許多國家沒有能力建造哈伯-博施工廠，甚至可能沒有足夠的運輸基礎設施來進口肥料。對于這些地區，光催化固氮是一個低成本的選擇，可以為更多的農民提供肥料。”