甘肃高校领跑绿氨赛道技术突破解减排难题

“氨是重要的化工原料和能源载体，而目前合成氨方法存在合成效率低或高碳排放等问题，与国家‘双碳’目标政策相悖。针对此问题，我们另辟蹊径，以空气与水为原料，将等离子体与电催化技术交叉融合，构建了绿氨合成新路径，为解决当前合成氨效率低或高碳排放问题提供了创新方案。”兰州交通大学材料科学与工程学院教授、博士生导师褚克说。

近日，褚克入选“全球前0.05%顶尖科学家”国际学术影响力排名榜单，成为甘肃省9名入选者之一，他在新能源材料领域的最新研究成果连续登上《先进材料》《自然·通讯》等国际著名学术期刊，引发学界瞩目。

氨是现代农业和工业的关键基础化学品，广泛应用于化肥生产、能源载体及环保脱硝等领域，然而传统工业上主要依赖Haber-Bosch法合成，这一过程存在高能耗、高碳排放等问题。在国家“双碳”目标与可持续发展需求驱动下，亟需开发高效、低碳、低能耗的绿氨合成新途径。

褚克团队长期从事金属基催化材料的设计开发与应用基础研究，在新型催化材料的制备与表征、电催化反应过程的原位光谱分析、催化机制解析的计算模拟等方面开展了大量的研究工作，具备扎实的研究基础和丰富的研究经验。

自2024年起，褚克开启了等离子体-电催化技术用于高值化学品绿色合成的全新策略。“基于长期积累，扎实研究基础，我们不断在交叉学科领域寻找突破口，最终开辟等离子体与电催化技术融合的绿氨合成新路径。”褚克介绍说。

该研究将等离子体与电催化技术深度交叉融合，兼具氮源绿色化、反应高效化和工艺节能化三重优势，契合国家“双碳”目标与可持续发展需求，为解决当前氨电合成效率低或间接碳排放问题提供了创新方案。同时，该路径可为其它电催化反应提供借鉴，并有望发展成为含氮高值化学品绿色合成的普适性工艺。

谈及取得的成果，褚克说:“我们团队成员来自多学科领域，这样的多学科背景不仅丰富了我们的研究视角，也容易碰撞出更多的创新思路，这是我们在科学研究过程中能够持续取得创新突破的关键所在。”

目前，褚克教授组建的“先进纳米材料与能源催化”团队现有8名青年教师和30余名博士、硕士研究生，团队研究骨干拥有材料科学、物理化学、环境科学等多学科研究背景，充分体现了学科交叉融合的团队特色。团队首创“模块化”科研体系，通过“任务模块分解-模块自主创新-成果集成验证”的创新科研模式，集中力量攻坚克难，取得了显著成效。

兰州交通大学材料科学与工程学院党委书记吴刊选表示，学院始终践行“人才强院”的发展理念，积极支持优秀青年人才脱颖而出。褚克教授与材料学院的“双向奔赴”，是“学院护航人才成长，人才反哺学院发展”模式缩影。

多年来，该院聚焦“轨道交通”行业特色和“西部地域与环境”特点开展人才培养和科学研究，形成显著优势和特色。在交通装备新材料及先进加工技术、新型光电材料与器件、功能界面材料及表面防护技术、新能源材料与器件等方面具有较强研究实力，取得了在国内外有重要影响力的研究成果，推动国内外相关领域科技进步。

“科研没有终点，只有不断地挑战与超越，未来我们将继续攻坚克难，并与相关企业深化合作，力争将这项绿氨合成新技术推向市场应用。我们有信心，也有责任，为实现国家‘双碳’目标贡献更多智慧和力量。”褚克说。