氨，作为农业生产的“粮食”、清洁能源的“载体”，与我们的日常生活和能源安全息息相关。当前主流的哈伯法（H-B）需在350-550℃、10-30MPa的苛刻条件下运行，能耗巨大。化学链制氨（CLAS/CLAP）技术通过氮载体（NC）将氨合成解耦为氮化与氢化两步反应，可在常压温和条件下实现氨生产，有效规避传统工艺的热力学冲突与竞争吸附问题，成为绿色氨合成领域的研究热点。

近日，郭庆杰教授团队在Journal of Catalysis，Chemical Engineering Journal，Journal of Cleaner Production，Chemical Engineering Science，Fuel等国际期刊发表系列研究成果，通过载体负载与金属掺杂双重策略，成功研发多个高性能氮载体。

设计了一种基于Ni-Mo₂N的复合氮载体(Guan, et al.J. Catal.2026, 454:116651)，实现高效化学链制氨（CLAS）。复合载体Ni-Mo₂N表现出卓越性能，是纯Mo₂N的3倍。研究明确了Ni的双重作用机制：一方面，Ni作为氢化活性位点，显著增强H₂的吸附与解离能力，并通过氢溢流效应促进H与Mo₂N表面晶格氮的接触反应；另一方面，Ni与Mo之间存在电子转移作用，加速晶格氮迁移与转化。前期工作中，发现25wt%Ni掺杂VN使晶格氮转化率从3.3%跃升至49.2% (Han, et al.J. Cleaner Prod.2025, 494:145026)；16wt%Ni负载Mn₄N则将氨产率提升4倍，并将氨生产起始温度从550℃降至350℃，实现低温活性突破(Xue, et al.Sep. Purif. Technol.2025, 359:130829)。

Ni-Mo₂N载氮体介导的化学链合成氨过程示意图

在氮载体的结构优化方面，提出通过负载碱土金属氧化物（CaO、MgO）构建钒基复合氮载体（VN/CaO、VN/MgO）的优化策略(Han, et al.Chem. Eng. J.2025:170579)。负载后的Ni-Mn₄N载体在15次循环后氨产率仍稳定，彻底改善了无载体样品66.1%的产率衰减问题(Guo, et al.Fuel.2026, 405:136535)。在钼基载体研究中，SiO₂与Na的协同作用更实现“稳定性+选择性”双重提升(Zhang, et al.Int. J. Hydrogen Energy.2025, 120:497-506)，改性后的Mo₂N载体经过9次循环稳定性提升4.5倍。

系列研究不仅建立了“载体负载—金属掺杂—电子结构调控”的协同优化策略，有效解决了传统氮载体活性低、稳定性差、晶格氮利用率不足等核心问题，更让化学链制氨技术与可再生能源制氢的耦合成为可能。未来，该技术有望实现分布式、低碳化氨生产，既降低化肥生产的能耗与碳排放，又为氢能存储运输提供高效解决方案，对保障粮食安全、推进能源结构转型具有重要战略意义。相关研究得到国家自然科学基金（U20A20124、2237907）等项目资助。科研团队将持续优化氮载体规模化制备工艺，推动技术落地应用。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2025.116651