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电催化氨合成最新进展

开心的月饼 2023-08-22 08:57:20 生活常识

NH3是世界上生产的第二大化学品,生产的NH3近80%用于肥料合成。同时,NH3是制造硝酸不可缺少的原料,可进一步用于化工生产。

电催化氨合成最新进展

此外,NH3具有较高的氢容量,使其成为潜在的无碳燃料。作为最伟大的发明之一,哈伯-博世工艺实现了高附加值NH3的大规模生产;然而,由于哈伯-博世工艺的运营成本高且对环境造成负面影响,违背了可持续发展理论的原则。

因此,探索绿色、可持续的NH3生产方法并同时实现全球环境的可持续发展势在必行。

人工电催化NH3合成(可与清洁的可再生电力耦合)最近成为研究热点,大多数研究人员使用N2气体作为氮源。尽管电催化N2还原反应(NRR)为环境NH3生产提供了一条生态友好且可持续的途径,但由于N2分子的高热力学稳定性,N2还原为NH3的转化效率并不令人满意。

幸运的是,更活跃的氮源(即NO、NO2-、NO3-)被认为是实现有效NH3生产的有吸引力的前体,同时,电催化NO还原反应(NORR)和NO3-的发展/NO2−(NOx−)还原反应(NtrRR)也有望控制和减轻相关的环境污染。

尽管在NH3的人工电合成领域已经进行了许多有前景的研究,但设计和开发具有高选择性和稳定性的活性电催化剂以实现高效的NH3生产仍然存在一定的挑战。

近日,电子科技大学孙旭平教授课题组介绍了三种电化学NH3合成路线(NRR、NORR和NtrRR),并总结了常温NH3合成电催化剂的最新进展,主要涉及催化机制、理论进展和电化学性能。

结束语中还提出了挑战和未来展望,旨在为电催化NH3合成反应提供经验并激发更多关键见解。研究结果发表在《催化学报》上。


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