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      2. 實驗確定催化氨生產的反應機理

        2024-01-11 17:06:57 來源: 科技日報 作者: 張佳欣


        光電子能譜儀器可以在高壓下研究催化劑表面。圖片來源:彼得·安曼

        科技日報記者 張佳欣

        瑞典斯德哥爾摩大學研究人員首次研究了氮和氫生成氨時鐵和钚催化劑的表面特性。這一成果為更好了解催化過程,找到更高效材料,為化工行業綠色轉型打開了大門。研究結果發表在10日的《自然》雜志上。

        哈伯法是一種通過氮氣及氫氣產生氨氣的方法。利用該方法生產的氨年產量為1.1億噸,而氨是目前生產化肥的基礎化學品之一?!蹲匀弧冯s志在2001年提出,哈伯法是20世紀人類最關鍵的科學發明之一。因為有了哈伯法大量生產化肥后,預防了大規模饑餓,拯救了大約40億人的生命。

        不過,在真實的氨生產條件下,科學家還無法通過表面敏感方法對催化劑表面特性進行實驗研究。在足夠高的壓力和溫度下具有表面敏感性的實驗技術尚未實現。斯德哥爾摩大學化學物理學教授安德斯·尼爾森表示,關于鐵催化劑的狀態是金屬的還是氮化物的不同假設,以及對反應機理重要的中間物種的性質,都無法得到明確的驗證。

        研究人員此次建造了一臺光電子能譜儀,可研究高壓下的催化劑表面特性。因此,他們能觀察到當反應直接發生時會發生什么,可檢測反應中間體,并為反應機理提供證據。新儀器為理解氨生產催化打開了一扇新的大門。

        研究人員表示,新工具可開發用于生產氨的新型催化劑材料。這些材料可更好地與電解生產的氫氣配合使用,實現化學工業的綠色轉型。

        責任編輯: 左常睿
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