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          2018.01.26

          低氣壓氨生產可以降低化肥能源成本

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          在溫和條件下破壞氮三鍵的鑭-鈷催化劑可以徹底改變小型氨合成。
          不依靠耗能的Haber-Bosch工藝制造的氨水,當地的肥料合成可能很快就會有催化劑,可以在環境壓力下破壞氮-氮三鍵。
          氨是化肥中的關鍵成分之一,它是通過唯一能夠可靠地打破強的二氮鍵的反應——Haber–Bosch過程——大規模生產的。然而,該反應需要極端條件——大約20 mpa的壓力和溫度至少400°C——這需要專業設備和大量的能量。目前,Haber-Bosch公司每年生產約1.4億噸氨,消耗了全球2%的能源產出。

          然而,由日本東京工業大學的Hideo Hosono和Junjie Wang領導的一個研究小組發現,或許有一天能減少這些巨大的能源需求:一種能在環境壓力下破壞氮-氮鍵的鑭-鈷-硅(LaCoSi)催化劑。在400°C時,該催化劑在與接近的競爭對手(鈷–鉬氮化物)相同的條件下生產氨的效率提高了10倍。唯一一種與LaCoSi的性能接近的催化劑是稀有而昂貴的金屬釕。
          LaCoSi是金屬間化合物家族中的一員,包含稀土、過渡金屬和p塊元素。在這個裝置中,鈷能夠打破穩定的鍵,如H2或N2鍵。這意味著速率決定步驟不是緩慢的和能量密集型的氮分離。
          Hosono說,到目前為止,許多報告中氨合成的活化能是低的。LaCoSi的秘密在于一個奇怪的“熱原子”機制:在催化劑表面吸附氮時釋放的能量有助于打破三鍵。
          中科院低溫氨合成專家Ping Chen說,相比之下,這項工作中報告的催化劑可能不如工業上使用的鐵和釕基催化劑高效,盡管它的性能優于某些鈷基催化劑。美國密歇根大學化學工程師Levi Thompson說:“我很想知道是否有真正的展示者,無論是在合成方面,還是在擴大規模方面,還是在與現有系統的兼容性方面。”
          盡管如此,Thompson還是把Hosono和Wang的工作稱為“非常令人興奮的”。他說,解決低溫氨合成問題是化學界的圣杯之一。東京的科學家們正在進行更大規模的實驗,他們需要改進催化劑的表面積。
          英國格拉斯哥大學催化材料研究人員Justin Hargreaves表示,“這是一個越來越受關注的重要領域中一項非常有趣的工作。”他補充說,隨著可再生氫源的日益增多,人們渴望在更為局部的規模上產生氨,例如當地的化肥生產或能源儲存。“我認為這項研究將刺激更多的活動。
          唐華化工湖南省較具規模的化工經營企業,是長沙市化工協會常務理事單位。公司主要經營化工原料:磷酸三鈉,鈦白粉,聚合氯化鋁,尿素,元明粉,經營產品廣泛應用于印刷、醫療、食品、農藥、科研教學、油漆涂料、機械加工、建筑建材等行業。公司建立了良好的產供銷體系,與全國各大生產廠家簽約長期合作,提供各種質優價廉的化工原料,品種多樣,貨源充足。

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