能斯特1904年起担任柏林大学的物理化学教授，1920年因发现热力学第三定律而荣获当年度的诺贝尔化学奖 。
哈伯1898年起担任卡尔斯鲁厄（Karlsruhe）高等工科学校物理化学和电化学副教授，1906年升任教授，1919年因发明用氮气和氢气直接合成氨的方法而荣获1918年度诺贝尔化学奖 。
哈伯1904年把研究重点转向合成氨 。 最初，他主要遇到了两个难题：一是组成氮气分子的两个氮原子结合得非常紧密，很难把它们分离开，除非加热到1000℃以上；二是氮原子和氢原子结合成氨分子时，会产生大量的热能，如果不能快速地对氨进行冷却处理，氨分子很容易吸热分解 。
哈伯在实验中获得的氨的数量极少，由于合成氨的产率太低，工业化生产前景不妙，哈伯打算放弃这项研究 。 1905年，哈伯公开发表了他在研究过程中获得的部分数据 。
能斯特当时也在从事与合成氨相关的研究，他在把自己发现的热定理运用到氨的平衡研究过程时，计算出了在不同温度条件下用氮气和氢气合成氨时的产率 。
该计算值远小于哈伯的实验数据 。 能斯特认为哈伯的数据偏大极有可能是因实验误差造成的 。 1906年秋，能斯特把自己研究得出的数据远小于哈伯测得的数据一事写信告诉了哈伯 。
在1907年德国本生协会会议上，能斯特和哈伯先后公开了自己有关合成氨的最新研究结果 。 由于双方的氨的产率数据差异比较大，彼此之间为谁是谁非发生了争执 。 哈伯回到学校后便一头钻进实验室，几乎把所有时间都用来从事合成氨研究 。 他发誓一定要洗刷掉能斯特泼在自己身上的脏水 。
此后半年多，哈伯通过改进实验装置、加大反应压强对合成氨展开了一系列研究 。 当把反应压强加大到远高于能斯特实验所加压强值时，获得了超出预期的好结果，但该项技术离工业化生产的要求还有相当大的距离 。
此后，在巴斯夫的资助下，哈伯添置了一批高压研究设备 。 他打算重点研究100~200个大气压下的氨的合成情况 。 实验结果表明，随着压强的不断提升，氨的产率不断增大 。 当压强加大到200个大气压时，温度即使下降到500~600℃之间，氨的产率也不会明显减少 。 这在温度超过700℃，触媒活性大都会急剧下降的情况下，意义非同寻常 。
在弄清了温度和压强的最佳平衡点之后，为了进一步提高氨的生成速度，哈伯集中精力对触媒进行筛选 。 他先后对粉状的镍、镁、铂等进行了测试，但效果均不理想 。
之后，他又把稀有物质试料拿出来进行测试，并于1909年3月发现使用锇做触媒可以大幅提高氨的生成速度 。 这意味着氨的工业化生产前景已经变得相当明朗了 。
之后，哈伯找到了跟锇的功效同样显著的新触媒——铀，并经过不懈努力，终于在1909年7月的一次模拟实验中，使整个系统持续稳定地运转了5小时之久 。
当时，高压反应室中被转化成氨的氮气达6%~8% 。 是时，哈伯尚不满40岁 。
此后，有关合成氨的研究开始由实验室研究走向中间试验研究，研究中心也由哈伯的实验室转移到了巴斯夫 。
万千次试错的博施
合成氨的中间试验研究是在博施的领导下展开的 。 当时，博施年仅35岁 。
博施1909年夏开始主持合成氨项目中间试验研究时，面临的难题数不胜数，其中最大的三个难题是，廉价高效触媒的开发、高纯度原料气体的大量生产和大型耐高温高压合成反应装置的研制 。
新触媒的开发由米塔斯（Alwin Mittasch，1870-1953）具体负责 。 尽管哈伯继锇之后又发现了铀具有比较好的催化功能，但铀和锇都不能算是理想的触媒 。
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