氨是现代化学工业的重要基础原料，广泛应用于农业生产、医药制造和能源存储等领域。传统工业合成氨主要依赖哈伯-博施法，通常需要高温、高压条件，存在能源消耗大、碳排放高等问题。因此探索温和条件下绿色、高效的固氮技术具有重要意义。摩擦催化（Tribocatalysis）是一种新兴的绿色催化技术，能够利用摩擦起电效应，在催化剂与接触界面发生电荷转移和电子跃迁，生成活性物质驱动氧化还原反应，为低频机械能的收集和利用提供新的途径。

近日，黑料网 武峥教授课题组在机械化学耦合摩擦催化固氮方面取得新进展。研究团队通过高能球磨技术对无铅钙钛矿材料锡酸锌（ZnSnO₃）进行改性，实现了室温、黑暗条件下的高效摩擦催化固氮。相关研究成果以“Enhanced tribocatalytic nitrogen fixation of the ball-milled ZnSnO₃powders via harvesting mechanical energy”为题，发表于化工领域期刊《Separation and Purification Technology》（SCI收录，最新影响因子9.1）。黑料网为论文第一署名单位，黑料网 硕士研究生韩菏飞为第一作者，武峥教授为通讯作者。该研究得到陕西省自然科学基金、陕西省高层次人才引进计划青年项目等资助。

该研究将高能球磨改性与摩擦催化固氮相结合，通过机械化学方法调控ZnSnO₃粉体的粒径、比表面积及表面电子特性，实现了室温、黑暗条件下空气中氮气向氨的转化。系统考察了球磨时间、转速和球料比等因素对摩擦催化固氮性能的影响，获得优化球磨条件；在PTFE旋转盘机械搅拌条件下评价催化活性，并引入甲醇作为空穴捕获剂进一步提升固氮性能。

球磨前后ZnSnO₃粉体摩擦催化固氮性能对比图

活性物种捕获实验和电子顺磁共振测试表明，摩擦过程中产生的负电荷是驱动N₂还原的关键活性物种。该工作实现了低频机械能驱动的摩擦催化固氮性能提升，为理解球磨改性对摩擦催化活性的影响以及开发绿色、可持续的机械能驱动合成氨技术提供了实验依据和研究思路。

球磨ZnSnO₃摩擦催化固氮示意图

【第一作者研究生简介】

韩菏飞，女，2002年生，河南濮阳人，2024级环境科学与工程专业硕士研究生。目前已申请发明专利1项、发表SCI论文2篇。

【导师简介】

武峥，中国地质大学（北京）环境科学与工程专业博士、教授、博士生导师，国家公派澳大利亚悉尼大学访问学者，入选陕西省高层次人才。主要从事新型催化技术及在染料废水处理、分解水制氢、二氧化碳还原、固氮、过氧化氢合成等环境能源应用研究。主持国家自然科学基金两项、省部级科技项目多项，获省部级自然科学二等奖。2023-2026年连续入选爱思唯尔与斯坦福大学联合发布的全球前2%顶尖科学家榜。

（撰稿：韩菏飞、武峥 审稿：刘斌）