氢氧化物和氮氧化合物等混合阴离子材料由于其独特的性质，如快速的氢化物离子传导、增强的铁电体和催化活性等，近年来引起了人们的广泛关注。然而，这些化合物的合成需要高温(≥800℃)和/或复杂的过程。近日，东京工业大学的Hideo Hosono(细野秀雄)教授和Kitano教授设计制备了一种新型的钙钛矿氢氮氧化物BaCeO_3-xN_yH_z，可以在低温(300-600℃)下由CeO₂与Ba(NH₂)₂反应直接合成。无论是否存在过渡金属纳米颗粒，BaCeO_3-xN_yH_z都可以通过由晶格中N^3-和H^-离子调节的Mars–van Krevelen机制作为氨合成的高效催化剂，然而传统的氨合成需要在常规催化剂上通过具有高能量势垒的Langmuir-Hinshelwood机制(85-121 kJ/mol)。其独特的反应机理使BaCeO₃基催化剂活性提高了8-218倍，降低了氨合成的活化能(46-62 kJ/mol)。此外，同位素实验表明，该催化剂将氨合成的速率决定步骤从N₂分解转变为N-H键的形成。该工作为设计制备高效的氨合成催化剂提供了一种新的思路。

Kitano, Kujirai, Ogasawara, Matsuishi, Tada, Abe, Niwa, Hosono. Low-Temperature Synthesis of Perovskite Oxynitride-Hydrides as Ammonia Synthesis Catalysts. J. Am. Chem. Soc., 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b10726

https://doi.org/10.1021/jacs.9b10726