光催化固氮

朱崇愷

氮是限制植物生長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。盡管碳和氧也很關(guān)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?dú)?，但大氣中的氮是不可用的營(yíng)養(yǎng)，因?yàn)榈獨(dú)夥肿右詮?qiáng)大的三鍵結(jié)合在一起。氮必須被“固定”，即通過自然或人為的過程轉(zhuǎn)換成某種生物可利用的形式。直到20世紀(jì)初期，德國(guó)的弗里茨·哈伯和卡爾·博施才開發(fā)出大氣中的氮轉(zhuǎn)化為可提供營(yíng)養(yǎng)的氨的第一個(gè)實(shí)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(chǎn)的氨制成的，而這需要大量的天然氣。

科學(xué)家正在研究二氧化鈦

近日，佐治亞理工學(xué)院的研究人員使用勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)X射線源證實(shí)，二氧化鈦在光的存在下可以催化固氮。如果可以擴(kuò)大這種固氮反應(yīng)，有朝一日它可能有助于規(guī)?；幕噬a(chǎn)，從而減少對(duì)資本密集型集中生產(chǎn)設(shè)施和昂貴配送系統(tǒng)的依賴，降低偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)民的種植成本。

佐治亞理工學(xué)院伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院助理教授馬爾塔說：“在美國(guó)，我們有非常優(yōu)秀的肥料生產(chǎn)和分配系統(tǒng)。但是，許多國(guó)家沒有能力建造哈伯-博施工廠，甚至可能沒有足夠的運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施來進(jìn)口肥料。對(duì)于這些地區(qū)，光催化固氮是一個(gè)低成本的選擇，可以為更多的農(nóng)民提供肥料?！?/p>