纳米气泡表面，空气轻松变身为亚硝酸盐和硝酸盐

硝酸盐是植物生长必需的肥料成分，目前工业生产主要依赖高能耗的哈伯-博施法合成氨，再经氧化制硝酸，过程排放大量二氧化碳，对环境不友好。光/电催化固氮虽为绿色途径，但存在产率低、效率差等问题。本研究提出利用纳米气泡气-水界面高效转化空气中的氮气为亚硝酸根（NO₂⁻）和硝酸根（NO₃⁻）（统称NOₓ⁻）的新方法。
实验中，将纳米气泡发生器置于含50μM Fe²⁺的水溶液中。纳米气泡通过多孔碳纤维膜和10Hz振动棒生成，能耗低。Fe²⁺在气-水界面引发芬顿反应，产生羟基自由基（OH•），无需外部电势或辐射。纳米气泡因尺寸小（平均136.6nm），比表面积和曲率更大，界面电场更强，促使NOₓ⁻生成速率达60.4±1.21μM/小时，是微气泡的4倍。
研究验证了反应机制：纳米气泡界面原位生成过氧化氢（H₂O₂），与Fe²⁺反应产生OH•；OH•激活氮气，经中间产物H₂N₂O₂、NO、NO₂逐步转化为NOₓ⁻。同位素标记实验确认氮来源于空气中的氮气。纳米气泡稳定性受溶液pH、气体极化率等影响，中性和碱性条件下更稳定，可维持反应持续进行。
该方法具有操作简单、能耗低、可规模化的优势，生成的NOₓ⁻浓度（1小时约60μM，5小时约294μM）适合水培和 fertigation（灌溉施肥），有望成为去中心化、低碳的农业氮素管理新方案，减少对传统高能耗固氮方法的依赖。