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摘 要：研究小组通过仔细研究催化反应的反应机理，使用计算化学方法预测分子催化剂的效果并进行适当分子设计，合成出新型钼络合物，作为超高活性常温常压氨合成催化剂，大幅刷新了此前的记录。
关键词：氨合成、常温常压、计算化学、分子设计、钼络合物
要点
◆在常温常压的温和反应条件下，极大地刷新了氮气和水的氨合成反应的世界最高催化活性纪录
◆通过仔细研究催化反应的反应机理，使用计算化学方法预测分子催化剂的效果并进行适当分子设计，合成出新型钼络合物，如期发挥了高效催化剂的作用。
◆该研究成果不仅为有望成为能量载体的氨提供了高效合成的有用催化剂，而且有望通过基于计算化学的方法开发出更具活性的催化剂。
概要
研究小组在使用分子催化剂的常温常压的极其温和的反应条件下进行的氮气和水的催化氨合成反应中，极大地刷新了2019年发表在《自然》杂志上的论文（Ashida and co-workers,Nature,2019,568,536）所创下的世界最高催化活性记录。通过将成功开发的新型钼络合物用作催化剂，研究小组成功地将反应中所用的单位催化剂的氨生成量提高了约15倍（单位催化剂生成60,000当量的氨），同时单位时间的氨生成速度提高了约7倍(单位催化剂每分钟生成800当量氨的催化剂活性)。
首先，研究小组通过详细研究催化氨生成反应的反应机理，确定了催化反应的限速步骤。根据该实验结果，基于计算化学，研究小组进行了有望显著提高催化反应的反应速率的钼络合物的分子设计。基于这种计算化学的分子设计，实际合成了预测的新型钼络合物。使用设计合成的新型钼络合物进行催化氨生成反应，如期实现了显著提高催化剂活性的效果。
该研究成果是有助于开发一种绿氨合成反应的重大研究成果，即通过不排放二氧化碳的方法合成氨，取代使用化石燃料作为原料的工业氨合成法——哈伯-博施法。此外，研究小组不仅开发了一种用于高效合成氨（有望作为一种能源载体）的有用催化剂，更为重要的是，通过基于计算化学的方法有望进一步开发出更高活性的催化剂。