2026年6月，奥地利维也纳工业大学（TU Wien）材料化学研究所团队宣布一项突破性研究成果：

以铁基金属有机框架（Metal-Organic Framework，MOF）为催化剂，在常温常压下仅利用太阳能、水和空气即可合成氨。

该铁基技术彻底摆脱传统哈伯-博施法（Haber-Bosch process）的高温高压高能耗约束，为全球绿色氨产业与碳中和目标提供全新可行路径，相关成果发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，JACS）。

奥地利维也纳工业大学（TU Wien）1815年成立，是奥地利最大的公立理工研究型大学，工程与计算机学科欧洲顶尖、全球百强，以材料科学、绿色能源等前沿研究著称。

傲多可®商机网（Aodok.com）调研了这项技术的最新进展，供关注绿色能源与可持续化工的朋友们参考。

一、哈伯-博施法（Haber-Bosch process）百年困境与绿色氨需求

氨（NH₃）是全球粮食安全的基石，约50%的世界粮食产量依赖氨制化肥，同时也是极具潜力的零碳燃料与氢能载体，在远洋航运、发电及储氢领域应用前景广阔。

自20世纪初沿用至今的哈伯-博施法（Haber-Bosch process）是当前工业制氨的绝对主流，全球99%以上的氨由此工艺生产。

但哈伯-博施法（Haber-Bosch process）技术存在明显短板：

反应需150巴以上高压、400℃以上高温，消耗全球约2%的能源，直接贡献1.2%的全球温室气体排放，且高度依赖化石能源，与可持续发展目标严重相悖。

长期以来，科学界一直在探索常温常压、可再生能源驱动的合成氨技术，但始终受限于催化剂效率低、氮气活化难等瓶颈。

二、维也纳工业大学（TU Wien）铁基 MOF 催化剂原理

维也纳工业大学 Cornelia von Baeckmann、Jana Bischoff 与 Dominik Eder 领衔的团队，从自然界固氮酶（nitrogenase）获得灵感，创新采用铁基 MOF（MIL-101(Fe)）作为光催化剂（photocatalyst），构建"太阳能-水-空气"合成氨体系。

1、铁基 MOF 催化剂设计

核心活性位点是 μ₃-氧桥三核铁簇（Fe₃O），与固氮酶（nitrogenase）活性中心结构相似，能高效活化氮气（N₂）的超强三重键。

通过在 MOF 有机配体上引入氟（-F）等吸电子基团，精准调节铁中心电子密度、氮气吸附能力与质子可及性，显著提升催化效率。

实验数据显示，F-MIL-101(Fe)氨产率达 702 μmol·g⁻¹·h⁻¹，较未修饰 MOF 提升 60%，且循环五次后结构稳定、性能无衰减。

材料优势在于：铁元素储量丰富、成本低廉；MOF 具有超高比表面积（specific surface area，可达 7000 m²·g⁻¹）与可调多孔结构，利于反应物扩散与活性位点暴露。

2、太阳能合成氨反应过程

整个过程无需高温高压，不消耗化石能源，仅以太阳能为唯一能量输入，水为氢源，空气为氮源，在常温常压下完成氨合成。

1、光吸收与电荷分离：MOF 吸收太阳光后产生激发态，电荷向铁活性中心转移。

2、氮气活化：氮气分子吸附于铁中心，三重键被削弱，反应活性大幅提升。

3、质子-电子转移：活化后的氮分子逐步接受来自水的质子与电子，最终生成氨。

4、产物分离：氨从催化剂表面脱附，简单分离即可收集，催化剂可循环使用。

三、维也纳工业大学（TU Wien）铁基 MOF 研究团队介绍

这项突破性研究由维也纳工业大学（TU Wien）材料化学研究所的三位核心科学家领衔：

Dominik Eder，维也纳工业大学材料化学研究所教授，是 MOF 材料与光催化领域的资深研究者，长期致力于多孔材料在能源转换与环境领域的应用研究，发表多篇高影响力论文。

Cornelia von Baeckmann，研究团队核心成员，专注于 MOF 催化剂的结构设计与性能优化，在铁基 MOF 光催化合成氨方向有深入研究。

Jana Bischoff，研究团队成员，负责实验表征与性能测试，在催化剂表征与反应动力学方面有丰富经验。

团队从自然界固氮酶（nitrogenase）获得灵感，经过多年探索，终于开发出高效的铁基 MOF 光催化体系。

四、维也纳工业大学（TU Wien）铁基 MOF 技术国际合作与对比

该研究由奥地利维也纳工业大学（TU Wien）主导，联合美国弗吉尼亚理工（Virginia Tech）提供关键测量数据、以色列理工学院（Technion）完成计算机模拟，形成跨学科、跨国界的协同创新网络。

技术路线反应条件能量来源氨产率碳排放
哈伯-博施法（Haber-Bosch process）400℃以上、150巴以上化石能源工业化级高
电催化合成氨常温常压电力较低中等
生物固氮模拟常温常压生物能低低
TU Wien 铁基 MOF常温常压太阳能702 μmol·g⁻¹·h⁻¹零

对比当前电催化合成氨和生物固氮模拟等主流绿色合成氨技术，维也纳工业大学（TU Wien）的方案具备几个特点：

1、条件最温和：唯一实现常温常压+太阳能驱动的高效合成氨技术，设备投资与运行成本极低。

2、原料最易得：仅需空气、水与太阳能，全程零碳、零污染物排放，契合绿色氨定义。

3、效率领先：702 μmol·g⁻¹·h⁻¹的氨产率处于同类技术国际领先水平，为后续工业化放大奠定基础。

五、维也纳工业大学（TU Wien）铁基 MOF 技术应用前景

1、农业领域绿色化肥

全球化肥市场规模超千亿美元，传统氨基化肥生产过程碳排放巨大。

该技术可分布式生产绿色氨，直接用于合成绿色化肥，大幅降低农业碳排放，助力全球农业碳中和。

2、能源领域零碳燃料

氨能量密度高、储运安全便捷，是理想的零碳燃料与氢能储存介质。

该技术生产的绿色氨可直接用于氨燃料发电、远洋船舶动力，或裂解制氢，为可再生能源消纳与氢能产业发展提供新路径。

3、产业变革分布式制氨

传统制氨为大型集中化工厂模式，投资高、门槛高。

该技术常温常压、设备小型化，可实现分布式制氨，适配偏远地区农业需求与小规模能源应用，降低产业准入门槛。

六、维也纳工业大学（TU Wien）铁基 MOF 技术挑战与展望

目前常温常压太阳能合成氨的高效铁基 MOF 技术仍处于实验室研究阶段，距离大规模工业化应用尚有距离，主要挑战在于：

1、规模化制备：高效铁基 MOF 催化剂的大规模、低成本合成工艺需进一步优化。

2、效率提升：需进一步提高太阳能利用率与氨产率，满足工业规模生产需求。

3、工程放大：光催化反应器设计、产物分离提纯等工程技术问题需解决。

维也纳工业大学（TU Wien）的团队表示，下一步将聚焦催化剂结构优化与反应体系放大，计划在 3-5 年内推进中试线建设。

作为全球首个常温常压太阳能合成氨的高效铁基 MOF 技术，该研究不仅为绿色氨产业提供技术支撑，更开辟了"MOF 光催化+可再生能源"的可持续化工新范式。

（数据来源：傲多可®（Aodok.com）调研整理，2026 年 9 月）

傲多可®（Aodok.com）独家点评

这项技术的意义，远不止于"又一个实验室成果"那么简单。

哈伯-博施法（Haber-Bosch process）统治了化工界一百年，它不仅养活了全球一半人口，也让我们付出了全球 2% 能源消耗和 1.2% 碳排放的代价。

任何想挑战这个百年工艺的技术，都会被拿来和它比效率、比成本、比可放大性。

维也纳工业大学（TU Wien）这套铁基 MOF 路线，最聪明的地方不是"做得更高效"，而是"换了一个赛道"。

它不和哈伯-博施法比谁在高温高压下产氨更多，而是直接告诉你：我不需要高温高压，我只需要阳光、空气和水。

这个思路一旦走通，改变的不只是化肥行业，还有整个能源格局。氨作为氢能载体和零碳燃料的潜力，在远洋航运领域已经被看到了。

如果分布式制氨真的能落地，那些偏远的、没有电网的地区，未来可能自己就能生产燃料和化肥，不需要依赖大型化工厂和长途运输。

当然，从实验室到工业化，中间还有很长的路要走。702 μmol·g⁻¹·h⁻¹这个数字，在实验室里很亮眼，但和工业化生产需要的量级比，还差好几个数量级。3-5 年做中试线，这个时间表已经算很乐观了。

但方向是对的。当我们开始用太阳能、水和空气来做化工原料的时候，整个化学工业的底层逻辑就变了。这才是真正值得期待的地方。

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