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      新技術新進展 | 改進后的合成氨技術,對環境更友好

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      2018-6-25 16:44| 發布者: 優瑞卡環保| 查看: 820| 評論: 0

      摘要: 合成氨是極為重要的化工生產過程,提供了包括化肥、炸藥等在內的重要的生產、生活原料。目前合成氨主要使用哈伯法,在高溫高壓下利用催化劑將氮氣轉化為氨。 其中,以氨為基礎的化肥是現代農業一大支柱。目前工業 ... ...

      合成氨是極為重要的化工生產過程,提供了包括化肥、炸藥等在內的重要的生產、生活原料。目前合成氨主要使用哈伯法,在高溫高壓下利用催化劑將氮氣轉化為氨。

      其中,以氨為基礎的化肥是現代農業一大支柱。目前工業上使用的合成氨技術仍是20世紀早期出現的哈伯法,使氮氣和氫氣在高溫高壓下發生反應,這一過程需要消耗大量的能源,而許多微生物卻能夠在常溫常壓條件下實現氮的固化。因此開發更為綠色的合成氨技術一直是人們夢寐以求的目標。

      早在2016年,美國研究人員開發出一種新的催化劑,能夠在常溫常壓條件下利用光能實現氨的合成。

      來自美國西北大學的研究人員仿照固氮酶的核心結構,首先合成出由鐵、硫二種元素形成的原子簇,再將這種原子簇與含有錫、硫二種元素的負離子相結合,形成的材料能夠在常溫常壓下利用光能將氮氣轉化為氨。

      圖片來源于原報道

      (原論文:Nitrogenase-mimic iron-containing chalcogels for photochemical reduction of dinitrogen to ammonia)

      而在今年4月,美國佛羅里達中部大學等機構研究人員又開發出了一種新的電化學技術,可在常溫常壓下用氮氣和水生產氨,只需消耗少量電力,效率高于同類技術。

      在以往研究中,反應的選擇性一直很低,法拉第效率,即反應消耗電荷占通過電極表面總電荷的比率,往往不足1%,這意味著超過99%的電能都被不需要的副反應消耗掉了。

      新技術的關鍵在于用金屬鈀化合物的納米粒子作為催化劑,提高反應的活躍程度和選擇性,法拉第效率達到了8.2%。新技術所需要的電壓也較低。

      研究人員說,鈀催化劑的特殊性質使它能高效地將水分子里的氫原子轉移給氮分子,提高合成氨關鍵步驟的效率,抑制副反應,效果比金和鉑等其他催化劑更好。

      這個思路還可能用于其他領域,例如用二氧化碳制取燃料。這項技術不需要高溫高壓,生產設施可安裝在任何有電力供應的地方,例如風力或太陽能發電站,可望實現合成氨的可持續、分布式生產。

      相關論文發表在新一期英國《自然·通訊》雜志上。

      (文章來源見新華社、中國科學網)

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