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Dinitrogen fixation mediated by lanthanum hydride

Journal of Energy Chemistry 2022年第9期31卷 1-7,I0001页

作者： Hanxue Yan Wenbo Gao Jirong Cui Weijin Zhang Qijun Pei Qianru Wang Yeqin Guan Sheng Feng Han Wu Hujun Cao Jianping Guo Ping Chen Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of SciencesDalian 116023LiaoningChina University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Dinitrogen fixation is one of the key reactions in chemistry, which is closely associated with food, environment, and energy. It has been recently recognized that the hydride materials containing negatively charged hydrogen(H~-) show promises for Nfixation and hydrogenation to ammonia. Herein, we report that rare earth metal hydrides such as lanthanum hydride can also fix Neither by heating to 200 °C or ball milling under ambient Npressure and temperature. The Nfixation by lanthanum hydride may proceed via an intermediate lanthanum hydride-nitride(La-H-N) structure to form the final lanthanum nitride product. The hydride ion functions as an electron donor, which provides electrons for Nactivation possibly mediated by the lanthanum atoms. It is observed that N–H bond is not formed during the Nfixation process, which is distinctly different from the alkali or alkaline earth metal hydrides. The hydrolysis of La-H-N to ammonia is feasible using water as the hydrogen source. These results provide new insights into the nitrogen fixation by hydride materials and more efforts are needed for the development of rare earth metal-based catalysts and/or nitrogen carriers for ammonia synthesis processes.

关键词： hydride lanthanum hydride Nitrogen fixation lanthanum hydride-nitride Rare earth metal hydride

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