近日，汕头实验室王培坤副研究员与中国科学院大连化物所陈萍研究员、郭建平研究员合作在合成氨催化钾助剂作用机制研究中取得重要突破，相关成果以《Reactive hydrogen in KH or KOH for catalytic NH₃ synthesis》为题在Cell旗下综合性学术期刊 The Innovation（IF=39.5）上发表（DOI： 10.1016/j.xinn.2026.101435）。

钾是工业铁基合成氨催化剂中不可或缺的经典助剂，其显著提升催化活性的现象已被发现逾百年，但钾在催化过程中的真实化学态与作用机理长期存在争议。传统观点多将钾视为电子助剂，认为其通过向铁提供电子促进氮气解离；而钾前驱体在反应条件下的存在形式、氢物种如何参与氮活化与氨生成等核心科学问题，仍未得到清晰阐明。

针对上述问题，论文聚焦钾的不同化学态，系统对比研究了KH与KOH作为助剂时对碳纳米管负载铁催化剂（Fe/CNTs）合成氨性能的影响，从活性氢视角解析钾的促进机制。研究发现，KH与KOH 均可提升铁基催化剂的合成氨活性，但作用路径与效果存在差异。在 300℃、1MPa 条件下，KH体系活性较纯 Fe/CNTs 提升约两个数量级，是KOH体系的近6倍；其TOF约为 KOH 体系的3倍。机理研究表明，两种钾助剂中的氢均直接参与氨的生成：KH 中的负氢（H⁻）具有强还原性，可与铁氮化物发生氧化还原，生成KNH₂中间体并释放活性铁位点，后续经氢气氢化高效生成氨；KOH 中的质子氢（H⁺）则通过质子化表面吸附氮，经KFeO与KNH₂中间体路径实现氨合成。同位素示踪实验直接证实，KH 与 KOH 中的晶格氢优先参与初始氨生成，不同于钾仅作为电子助剂的传统认知。

该成果首次明确钾化合物中的活性氢是合成氨催化的关键参与者，为重新认识工业合成氨催化剂中碱金属助剂的作用提供了实验依据，也为温和条件下高效合成氨催化剂的设计开辟了新方向。

化学与精细化工广东省实验室(简称汕头实验室)为本论文第一单位，汕头实验室王培坤副研究员和大连化物所高文波副研究员为共同第一作者。

本研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金面上项目以及汕头实验室青年人才引进启动项目等资金支持。

王培坤，化学与精细化工广东省实验室副研究员，中国科学院大连化学物理研究所博士，美国约翰・霍普金斯大学博士后，聚焦能源环境方向新型材料与催化功能材料相关研究。先后主持国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、汕头市引进人才项目带头人落地孵化精细化工企业专项资金等多项课题；目前在 Nature Chemistry、Angew. Chem. Int. Ed. 等国际顶级期刊发表 SCI 论文 20 余篇，累计申请发明专利 9 项，并获授权专利 4 项。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2026.101435