绿氨作为零碳燃料，燃烧后仅产生氮气和水，在全球能源转型中的重要性日益凸显；作为绿氢的理想储存载体，绿氨在长距离运输和工业应用中具有独特优势，已成为国际能源研究的重点。但当前绿氨制备面临的主要问题是成本过高，严重制约了商业化推广。 传统绿氨生产采用已有百年历史的哈伯-博施法，需在高温高压条件下进行，能耗巨大。数据显示，绿氨的生产成本比化石能源制氨高出两倍以上，这种成本差距使其难以与传统氨竞争。降低成本的关键在于开发新工艺，而高性能催化剂的研发成为突破口。 北京大学研究团队的创新在于将核工业的贫铀与二维碳材料石墨炔结合，构建出新型复合催化剂。铀原子以微小团簇形式均匀分散在石墨炔基体上，相邻铀原子间距恰好与氮气分子尺寸相匹配。这种原子级结构设计使氮分子能够以"桥式吸附"模式被高效捕获和活化，为后续加氢反应创造了理想条件。 在制备工艺上，研究团队采用超临界二氧化碳为介质，通过系统筛选实现了单层和少层石墨炔的可控合成，并揭示了石墨炔层数与光学带隙的变化规律，为催化性能的精准调控奠定了基础。 实验数据充分证明了该催化剂的优异性能。在仅150℃、15个大气压的温和条件下，产氨速率达到587.5微摩尔每克每小时，相比传统工艺所需的高温高压条件大幅降低。更重要的是，该催化剂具备良好的循环稳定性，这对工业应用的经济性和可靠性至关重要。涉及的研究成果已发表于《自然·通讯》，获得了国际学术界的认可。 这项技术突破具有多重意义。首先，它反映了资源循环利用的理念，将核工业副产物转化为高价值催化材料。其次，温和条件下的高效合成大幅降低了能耗，有利于更降低绿氨的生产成本。再次，该技术为绿氨的大规模工业化应用奠定了基础，有望推动能源结构的调整。
这项研究从实验室走向产业化，为清洁能源提供了新的解决方案；它启示我们，在实现"双碳"目标的过程中，科技创新需要打破学科壁垒的跨界思维。当核工业的副产物遇见材料科学的创新，传统能源转型的方向正在改变。随着该技术向中试阶段推进，其对全球氨能产业和国家能源安全的战略价值将逐步显现。