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哈工大JMCA: 在室温常压下利用氮气合成氨 [复制链接]

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发表于 2017-9-14 10:36:24 |显示全部楼层
【引言】
合成氨工业被认为是20世纪最伟大的化学发明,在最初的合成氨反应只有极微量的0.005%氨产生,经过近一百年来科学家的不懈努力,实现了在高温(300-500ºC)、高压(200-300个大气压)下工业化合成氨的化学反应流程和化学工艺,因为氨的重要性,诺贝尔奖委员会分别在1918年、1931年和2007年前后三次授予这个领域催化剂研究的科学家诺贝尔化学奖。但是当前工业化合成氨每吨氨的生产伴随着约1.87吨的CO2的排放,在能源紧张同时CO2排放受限的当下,如何节能减排成为了合成氨面临的巨大挑战。
8月23日,该研究实现了常温、常压下,利用氮气和水为原料制备氨。研究成果以论文的形式发表在英国皇家化学会旗下的Journal of Materials Chemistry A(影响因子8.9)。鉴于研究成果的意义重大,该论文被选为热点论文(Hot paper)。论文题目为“在110晶面择优取向Mo纳米膜上低过电位还原N2”(Electrochemical reduction of aqueous nitrogen (N2) at a low overpotential on (110)-oriented Mo nanofilm),通讯作者为哈工大副教授王志江。
【本文亮点】
王志江课题组采用电化学方法实现了低能耗、零CO2排放的合成氨,采用 (110)晶面择优取向的金属钼为电催化剂,以大自然普遍存在的氮气和水为原材料,在常温常压下0.14 V的过电势条件下合成氨,电化学法拉第效率达到0.72%,最大氨合成速率达到3.09×10-11 mol s-1cm-2,报告的克服了以往的大多数电化学催化剂需要高的过电势,法拉第效率不足0.3%的缺点,是该领域的记录创造者和领跑者。该项研究对电化学催化合成氨领域的基础研究和优秀催化剂的开发将起到积极的推进作用。

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发表于 2017-9-14 10:37:14 |显示全部楼层
图文导读
图1. 不同晶面择优取向Mo基催化剂的XRD图谱

(Mo-D-R-5h)电镀5h后酸洗处理的Mo基催化剂;
(Mo-D-R-1h)电镀1h后酸洗处理的Mo基催化剂;
(Mo-foil)商业Mo箔;
(Mo-A-R)阳极氧化再还原的Mo基催化剂;

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发表于 2017-9-14 10:37:56 |显示全部楼层
【工作小结】
本研究采用采用 (110)晶面择优取向的金属Mo为电催化剂,以大自然普遍存在的氮气和水为原材料,在常温常压下0.14 V的过电势条件下合成氨,电化学法拉第效率达到0.72%,最大氨合成速率达到3.09×10-11 mol s-1cm-2,是该领域已经报道的最大合成效率。本研究对电化学催化合成氨领域的基础研究和优秀催化剂的开发将起到积极的推进作用。

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发表于 2017-9-14 10:38:14 |显示全部楼层
重大突破啊。

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发表于 2017-9-14 14:22:27 |显示全部楼层
点赞,重大突破。

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发表于 2017-9-14 15:07:53 |显示全部楼层
诺奖级成果,祝贺哈工大

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发表于 2017-9-14 15:14:13 来自手机 |显示全部楼层
了不起的进步,希望进一步扩大战果。

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发表于 2017-9-14 15:18:01 |显示全部楼层
这是从零下40℃室外小便尿尿结冰形成晶体尿素得来的灵感。

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发表于 2017-9-14 15:21:50 来自手机 |显示全部楼层
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发表于 2017-9-14 17:59:09 来自手机 |显示全部楼层
这个要是真能实用化,估计要改变一个巨大的产业,拿诺奖级成果不是没有可能!

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发表于 2017-9-14 19:55:09 来自手机 |显示全部楼层
巴山蜀水 发表于 2017-9-14 17:59
这个要是真能实用化,估计要改变一个巨大的产业,拿诺奖级成果不是没有可能! ...

赞同,就是还不知道产业化可行性多大。否则真是重大突破,经济,社会效益显著。

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发表于 2017-9-14 19:55:13 来自手机 |显示全部楼层
巴山蜀水 发表于 2017-9-14 17:59
这个要是真能实用化,估计要改变一个巨大的产业,拿诺奖级成果不是没有可能! ...

赞同,就是还不知道产业化可行性多大。否则真是重大突破,经济,社会效益显著。

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