8月底，在Florence参加欧洲催化会议时，注意到了日本早稻田大学所做的一项关于电化学合成氨的工作，颇感兴趣。当时与报告者Murakami先生进行了简短的交谈。会后，对他们近期发表的文章（Chemical Science，2017, 8, 5434）进行了仔细的阅读。下面对这一工作进行简要的介绍。

氨是化肥的重要成分，它对于人类的生存和发展起着至关重要的作用。近年来，氨有望作为一种新型的能源载体而逐渐引起业界的关注。然而，目前的工业合成氨过程需要高温高压的操作条件，能耗巨大，而开发低温低压合成氨催化剂是降低能耗的重要途径。为此，长期以来许多科学家都在坚持不懈的研究这个课题。

最近，日本早稻田大学关根泰（Yasushi Sekine）教授课题组报道了一种新颖的电化学合成氨方法（Chemical Science，2017, 8, 5434）。这一工作非常有特色，可能是继东京工业大学细野秀雄（Hideo Hosono）教授的电子化物（electride）工作之后，日本人在合成氨领域的又一值得关注的研究成果。

早稻田大学的研究人员在一种碱金属铯促进的钌催化剂（Cs-Ru/SrZrOx）上施加一直流电（0~10 mA），在较低的反应温度和压力条件下，实现了氨的催化合成。在360 ℃和0.9 MPa压力的反应条件下，外加电场使得该催化剂的产氨速率较未加电场时提高了5倍，达到30 mmol/g/h，据称是目前文献报道的最高的产氨速率。

动力学分析结果显示，在外加电场条件下，该催化剂的氨合成反应动力学方程可表示为r=kP_N2^0.24P_H2⁰P_NH3^-0.26。有趣的是，N₂的反应级数仅为0.24。在常规的合成氨催化剂上，N₂的反应级数通常都接近1，这是由于N₂分子的解离吸附是速率控制步骤（rate-determining step）。而当N₂的级数小于1时，就说明速率控制步骤可能发生了改变。研究者们采用同位素交换技术（²⁸N₂+³⁰N₂=2²⁹N₂）发现外加电场的存在的确加快了N₂的解离速率。此外，采用经典的动力学处理方法以及密度泛函理论计算，作者推测在外加电场的作用下，合成氨反应机制发生了改变。利用原位漫反射红外光谱（DRIFTS）技术，他们在催化剂表面上检测到了铵根离子（NH₄⁺）。基于这些实验证据，他们提出了如下图所示的反应机制：

外加电场条件下反应机制的改变是该体系表现出高的氨合成反应速率的本质原因。当然，这篇工作还有一些科学问题有待进一步深入研究，如H₂分子是如何活化的？在哪里活化的？此外，该技术是否能进一步实用化等问题仍是未知，让我们拭目以待吧。