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產(chǎn)氨速率有了新突破 中科大帶來新技術(shù)
2024年05月11日 16:50:01
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：7349
最近，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡稱“中科大”)帶來的一項新技術(shù)或許會改變這種情況。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】產(chǎn)氨對于農(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備等方面都具有重要的意義。但與此同時，氨的生產(chǎn)過程又面臨許多難題，其中原材料問題尤為明顯。氨的生產(chǎn)主要依賴于氫氣和氮氣作為原料，其中氫氣的成本占據(jù)較大比重。目前，煤炭和天然氣是主要的氫氣來源，其價格波動較大，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需求常常很難得到滿足。
而最近，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡稱“中科大”)帶來的一項新技術(shù)或許會改變這種情況。
據(jù)悉，中科大曾杰教授和耿志剛教授研究團隊針對硝酸鹽電還原合成氨反應(yīng)，設(shè)計了一種串聯(lián)催化劑，通過耦合銅單原子催化劑與四氧化三鈷納米片，調(diào)控硝酸鹽電還原過程中中間體的吸附能，從而促進硝酸鹽電還原合成氨過程。
據(jù)悉這種催化劑是通過將Co3O4納米片均勻負載于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-)過渡積累會限制后續(xù)加氫步驟的進行，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，從而實現(xiàn)設(shè)想中廢水處理同時可持續(xù)合成氨的理想方案。
而在實驗中，這種催化劑也收獲了非常不錯的成績。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114.0 mgNH3h-1cm-2，相比于單獨的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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