氮元素是地球上生命必需的元素之一。然而由于分子氮具有强大的三重键，直接活化氮气将其转化为可用化合物，始终是科学界和工业界面临的一大挑战。传统工艺在过去的一个多世纪里，成功满足了全球对氨肥的巨大需求，对农业生产和粮食安全做出了不可磨灭的贡献。但传统工艺每年大约消耗全球能量供应的1%到2%，并有超1.4%的CO2排放。

        在当前全球积极推动碳中和的大趋势下，科研人员正积极探索多种绿色固氮的新路径。其中，电催化固氮备受关注。该技术利用电能驱动氮气和氢气发生反应生成氨，反应条件相对温和，可在常温常压或较低的温度和压力下进行。此外，光催化固氮也是一个极具潜力的研究方向。理论上，只要有太阳光照射的地方，就有可能实现光催化固氮，具有广泛的应用前景。一些研究团队已经在光催化剂的设计和制备方面取得了重要突破。

        除了电催化和光催化，等离子体固氮技术也逐渐崭露头角。等离子体固氮是利用非热等离子体激发氮气和氧气或氢气形成反应活性物种，进而实现氮的固定。与传统工艺相比，等离子体固氮为分布式、可持续的绿色固氮提供了全新的可能性。

        然而，绿色固氮技术在实现大规模工业化应用之前，仍面临诸多挑战。尽管面临挑战，但绿色固氮技术的潜在应用价值巨大。

        在农业领域，绿色固氮技术生产的氨可直接用于制造化肥，减少农业生产对传统高碳化肥的依赖。在化工领域，氨是合成众多含氮化合物的重要原料，如尿素、硝酸、胺类等，这些产品广泛应用于医药、农药、染料、涂料、塑料等行业。绿色固氮技术的应用将为化工行业提供更加清洁、可持续的原料来源，推动化工行业的绿色低碳转型。