氨在工業和農業中發揮著重要的作用，自二十世紀初F. Haber提出鐵基催化劑催化合成氨方案后，世界工農業生產水平得到了大幅提升。氨分子中氫原子的質量分數為17.6%，介于丙烷和丁烷之間，因此氨也可以成為新一代儲能物質。氨氧化分解產生水和氮氣，不會釋放二氧化碳等溫室氣體，因此氨還是一種具有重大應用價值的燃料，可為燃料電池提供清潔燃料。目前最成熟的工業產氨方案是Haber-Bosch循環，利用鐵基催化劑在300-500 ℃以及150-200大氣壓的條件下進行熱催化產氨，所消耗的能源約占世界總能耗的百分之二，釋放的二氧化碳占全球總排放量的百分之三。如果能將熱催化產氨的溫度和壓強顯著降低，則可以大幅節省產氨能耗。

當前研究表明只有少部分催化劑具有低溫低壓下的產氨活性，主要集中在氫化物復合催化劑材料中。氫化物復合催化劑材料一般是由堿金屬氫化物和堿土金屬氫化物在惰性氣體下和金屬材料高溫煅燒而成。盡管該類型材料性能優異，但是氫化物的強還原性和高化學活性使得這類材料往往在經歷較短時間的催化過程之后就會發生結構相變，從而降低催化活性，并需要再生復用。氫化物材料往往和貴金屬釕結合成復合材料。在發生結構相變之后，暴露的釕活性位點會吸附氫氣產生“氫中毒”現象，從而失去催化活性。因此在低溫低壓下產生催化活性同時具有循環穩定性是氨催化劑的發展方向。

本項目提供了一種錒系離子-石墨炔復合材料及其制備方法和應用，綜合利用超分子催化和錒系-石墨炔協同作用機制，展示了優異的催化性能。研究表明，該催化劑可在低溫低壓條件下（溫度90-160 ℃，壓強10-15大氣壓）實現高效率產氨，同時還通過結構的調控避免了“氫中毒”，提升了循環穩定性。在相近的溫度壓強下，本發明的催化劑產氨效率顯著優于Fe/LiH和Ru/CaHF等材料。該材料有望對合成氨及相關催化領域的發展產生重要推動作用。

低價鈾-少層石墨炔復合材料產氨后的氮元素XPS譜圖。氮元素在397.0、397.7、398.6、399.8以及400.4 eV存在還原態氮原子，N-H物種，N-H2物種、吸附氮氣分子以及與鈾配位的氨的信號。