新型催化劑 助力高效綠色制備氨氣
* 來(lái)源 : 中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng) * 發(fā)表時(shí)間 : 2022-1-19 14:29:00 * 瀏覽 : 1388
科技日?qǐng)?bào)訊 （通訊員周偉 記者金鳳）氨是世界上最重要的基礎(chǔ)化學(xué)品之一，在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途。但傳統(tǒng)的合成氨工藝需要在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)，能耗高且造成大量溫室氣體排放。目前，能夠在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)氨合成的電催化合成氨技術(shù)，被公認(rèn)為是一種綠色節(jié)能的高效碳減排技術(shù)。其中，設(shè)計(jì)制備高活性和穩(wěn)定性的電催化劑是該技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵。
近日，南京工業(yè)大學(xué)吳宇平教授課題組聯(lián)合武漢理工大學(xué)的趙焱教授課題組最新研究證明，新型單原子催化劑“鉬單原子負(fù)載的二維磷化硼催化劑”是一種很有前途的電催化合成氨催化劑，有望大幅提高制氨的產(chǎn)率，減少物料和能量的浪費(fèi)。相關(guān)成果發(fā)表于《能源與環(huán)境材料》上。
目前，在全球低碳經(jīng)濟(jì)和我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念的影響下，開(kāi)發(fā)新型綠色合成氨技術(shù)替代傳統(tǒng)合成氨工藝是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。其中，電催化還原氮?dú)夂铣砂奔夹g(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，被公認(rèn)為是一種能夠在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)氨合成的綠色節(jié)能高效技術(shù)。
“電催化合成氨技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵，是要設(shè)計(jì)制備出高活性和高穩(wěn)定性的電催化劑。為了篩選出這樣的催化劑，我們用缺陷二維磷化硼（BP）作為載體材料，然后將12種過(guò)渡金屬單原子分別負(fù)載于BP上，從中篩選出新型單原子合成氨催化劑?！眳怯钇浇榻B，團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究篩選發(fā)現(xiàn)，鉬單原子負(fù)載的二維磷化硼催化劑材料，不僅具有高效的氮?dú)饣罨€原合成氨能力，同時(shí)在抑制析氫競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)等方面性能同樣突出。
“合成氨本質(zhì)上是一種還原反應(yīng)。氮?dú)夥肿釉诔爻合戮哂幸欢ǖ亩栊?，鉬單原子負(fù)載的二維磷化硼催化劑材料可以使其活化，從而促進(jìn)還原反應(yīng)過(guò)程；并且這種催化劑還能減少反應(yīng)過(guò)程中氫氣的釋放，抑制析氫競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)?！闭撐牡谝蛔髡摺⒛暇┕I(yè)大學(xué)博士研究生劉再春解釋?zhuān)嚓P(guān)研究證明，新催化劑對(duì)發(fā)展高效碳減排合成氨技術(shù)具有重要意義。（科技日?qǐng)?bào)）