在環境問題和能源問題的背景下，全球對于可再生能源的需求與日俱增。然而，當使用可再生能源時，存在不均勻分布且功率波動大的問題。
該問題的一個解決方案是使用能量載體，即將能源以化學品的形式儲存和運輸的載體。
氨，具有易處理，高能量密度，不含碳因而使用碳時不排放二氧化碳，被認為是合適的載體之一。
為了使用氨作為能量載體，將氨氧化成氮分子，同時有效地將存儲在氨中的化學能轉化為電能的形式的催化劑氧化反應的開發正備受期待（圖1）。
今日，在日本科學技術振興機構（JST）共同發表官方網頁中，發布了一項關于氨氧化反應催化劑研究的最新進展。
這次課題是由東京大學工學研究院的西林仁昭教授和東邦大學的坂田健教授等人的研究小組主導，通過在釕催化劑中結合了氧化劑和堿的反應系，成功開發出了氨的催化氧化反應。（圖2）
此外，我們通過實驗和理論計算方法研究詳細的反應機理（圖3），并提出通過具備釕 - 氮三重鍵結構的氮化物復合物的雙核反應產生氮分子。
其次，在該反應中，即使在使用電化學氧化反應代替氧化劑的條件下，氨也能在室溫下進行催化氧化反應。這項研究的結果是將氨中儲存的化學能直接轉化為電能的反應，是實現“氨社會”的重要發現之一。
為了使用氨作為能量載體，重要的是開發一種提取儲存在氨中的化學能的方法。也就是說，有必要開發一種將氨轉化為氮分子的同時提取熱量和電能的方法。為此，各方正在努力研究各種方法，但到目前為止使用均相催化劑將氨轉化為氮分子的反應還是第一次被提出。
在本研究組中，在被稱為水氧化催化劑的釕絡合物的存在下，使用三（4-溴苯基）銨基六氯銻酸作為氧化劑，2,4,6-可力丁作為堿，三氟甲磺酸銨作為氨源，在溫和條件下進行催化氨氧化反應，發現產生了氮分子。
我們還研究了反應中間體的合成和特定配合物的分離，并成功合成了釕 - 氨配合物，氮化橋聯雙核釕絡合物和氮氣橋聯雙核釕配合物，這些都被認為是關鍵的中間體。
通過理論計算還表明，從釕 - 氨絡合物中重復逐步的單電子氧化和去質子化會生成相應的釕 - 氮化物配合物，然后生成的氮化物配合物繼續雙核化產生氮分子。基于這些發現，可以提出如圖3所示的催化循環。
研究更表明了，即使在該反應體系中的電化學氧化反應條件下，氨的催化氧化反應也會進行。通過循環伏安法觀察催化劑電流，每個催化劑分子每秒產生2.8個的氮分子，反應十分迅速。
此外，證實了在直接使用氨代替銨鹽的反應系統中也進行了相同的催化反應。該研究的結果對應的是氨氣氧化成氮分子的同時提取電子作為電流的過程，這表明該結果適用于使用氨作為燃料的燃料電池。
本研究結果被視為將存儲在氨中的化學能直接轉換成電能的反應，實現“氨社會”的重要發現。
此外，氨的氧化反應通過脫氮（分解氨的反應）反應形成富營養化改善環境，也可以作為對人類生命維持活動和文明活動至關重要的氨合成反應哈伯-博施法（由氮氣和氫氣合成氨的反應）的逆反應的反應模型。因此被認為是未來各個領域的重要基礎知識。
