Азот является повсеместным ресурсом, включая приблизительно 78% атмосферы. Но большая часть газа инертна, захвачена в молекулах, не взаимодействующих с их соседями. Это долго было проблемой для промышленности, расходующей огромное количество энергетического азота использования для создания удобрений, наркотиков, пластмасс и многих других продуктов. Теперь бригада исследователей сделала ключевой шаг к тому, что могло стать намного более дешевым подходом.
Отсутствие интереса азота к другим элементам происходит от сильных связей, которые оно делает его братьям. Принимая во внимание, что большинство молекул разделяет единственные или двойные связи между соседними атомами, пары атомов азота сжимают друг друга с тремя связями. Использование тех азотов требует сначала ломки этого трехрукого зажима.
Приблизительно век назад ученые выяснили, как сделать это путем объединения азота с водородом для создания аммиака, развитие, приведшее к производству искусственных удобрений – среди прочего – и повышения современного сельского хозяйства. Но даже сегодня, производственный аммиак требует огромного количества энергии.
Три года назад Пол Чирик, химик в Корнелльском университете, и его коллеги создал основанный на цирконии катализатор, который мог включить атмосферный азот в аммиак. Но для многих химических соединений, аммиак не является идеальным исходным материалом, поэтому на этот раз Чирик и его коллеги решили видеть, могли ли бы они заставить свои катализаторы работать некоторое новое волшебство. В предстоящем выпуске Международного Выпуска Angewandte Chemie на английском языке они сообщают о своем успехе в развитии состава, сосредоточенного вокруг металлического гафния элемента, соединяющего азот с двуокисью углерода.
Состав работает путем начального захвата азота в недостатке между двумя из гафниевых комплексов. Это заставляет атомы азота расстегивать две из своих связей друг другу и передавать их hafniums вместо этого. После выключателя молекулы двуокиси углерода втискивают свой путь, промежуточный азоты и металлы.
Далее химические дополнения позволили исследователям создавать тип гидразина, общего исходного материала для того, чтобы сделать широкий спектр химических соединений, всех без потребности в добавлении избытка энергии.«Я думаю, что это действительно холодно», говорит Майкл Фризук, химик в Университете Британской Колумбии в Ванкувере, Канада.
Фризук и Чирик оба примечания, однако, что текущий состав не готов к промышленности, поскольку это не немедленно повторно используемо. В противоположность общим катализаторам, создающим состав, освобождают его, и автоматически приступают к созданию другого, гафниевый комплекс должен быть переработан и восстановлен, прежде чем это сможет продолжать оказываться гидразинами.
Однако, Фризук отмечает, что даже этот состав представляет важный первый шаг к развитию неэнергоемкого способа генерировать важные химикаты от исходных материалов, вышел из разреженного воздуха.