日本開發(fā)環(huán)保合成氨路線

日本科技研究院材料與結構實驗室宣布開發(fā)出一種高性能氨合成催化劑。其效率比商業(yè)化釕基催化劑高出一個數(shù)量級，可使氫氣和氮氣反應所需的能量減少一半。研究人員認為，該成果反應條件溫和，將有助于開發(fā)更加環(huán)保的合成氨路線。研究人員已經(jīng)與一家日本公司合作，計劃5～10年使該技術實現(xiàn)商業(yè)化。

該催化劑通過將釕原子封存于鋁酸鈣電子化合物的納米尺寸籠內(nèi)，鋁酸鈣電子化合物又使電子限制在籠內(nèi)。電子化合物12CaO·7Al2O3(縮寫為C12A7)是在水泥中發(fā)現(xiàn)的組分。研究團隊開發(fā)了C12A7電子化合物系統(tǒng)，并應用電子化合物作為氨合成的催化劑。負載釕的電子化合物C12A7∶e-1是強大的電子供體，并且化學性質穩(wěn)定。通過電子的返回捐贈，它能夠提高氮氣在釕上的離解程度，并能可逆地儲存氫，從而有效抑制氫吸附對釕表面的毒害。在壓力0.1～1.0 MPa(氮氫比為3)時，采用該催化劑，氨合成要比銫摻入氧化鎂載體的釕催化劑要快10倍。

目前，化學家正在努力通過增加C12A7電子化合物的表面積改進性能，并且加快開發(fā)工業(yè)催化劑，同時通過了解其詳細的反應機制，找到比釕更便宜的替代金屬。

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