產(chǎn)氨速率有了新突破 中科大帶來(lái)新技術(shù)
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】產(chǎn)氨對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、清潔能源、制冷和冷凍以及能源儲(chǔ)備等方面都具有重要的意義。但與此同時(shí)，氨的生產(chǎn)過(guò)程又面臨許多難題，其中原材料問(wèn)題尤為明顯。氨的生產(chǎn)主要依賴于氫氣和氮?dú)庾鳛樵?，其中氫氣的成本占?jù)較大比重。目前，煤炭和天然氣是主要的氫氣來(lái)源，其價(jià)格波動(dòng)較大，直接影響到氨的生產(chǎn)成本。并且傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)效率不理想。這一系列的原因使得氨的市場(chǎng)需求常常很難得到滿足。
而最近，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“中科大”)帶來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)或許會(huì)改變這種情況。
據(jù)悉，中科大曾杰教授和耿志剛教授研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)硝酸鹽電還原合成氨反應(yīng)，設(shè)計(jì)了一種串聯(lián)催化劑，通過(guò)耦合銅單原子催化劑與四氧化三鈷納米片，調(diào)控硝酸鹽電還原過(guò)程中中間體的吸附能，從而促進(jìn)硝酸鹽電還原合成氨過(guò)程。
據(jù)悉這種催化劑是通過(guò)將Co3O4納米片均勻負(fù)載于Cu單原子催化劑表面(Co3O4/Cu1-N-C)制成。與傳統(tǒng)的Cu基催化劑相比，新的催化劑不容易出現(xiàn)在硝酸鹽中催化劑失活的現(xiàn)象——傳統(tǒng)的Cu基催化劑盡管有利于NO3-的吸附，但是亞硝酸鹽(NO2-)過(guò)渡積累會(huì)限制后續(xù)加氫步驟的進(jìn)行，限制了NH3產(chǎn)率。這也使得新的催化劑可以有效的用于廢水處理，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)想中廢水處理同時(shí)可持續(xù)合成氨的理想方案。
而在實(shí)驗(yàn)中，這種催化劑也收獲了非常不錯(cuò)的成績(jī)。根據(jù)研究成果，Co3O4/Cu1-N-C在NO3-電還原反應(yīng)中的產(chǎn)氨速率可達(dá)114.0 mgNH3h-1cm-2，相比于單獨(dú)的Cu1-N-C和Co3O4納米片分別提高了2.2倍和3.6倍。
目前該成果已發(fā)表在《自然•通訊》上，課題名稱為“Efficient tandem electroreduction of nitrate into ammonia through coupling Cu single atoms with adjacent Co3O4”，想要深入了解的讀者可以去查閱論文原文。
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