研究人员报告了大气压下进行机械催化室温合成氨

氨是所有含氮肥料的基础，正在讨论作为未来能源系统中氢的运输和储存分子。据估计，目前全球约 2% 的能源需求用于合成氨。

马克斯普朗克煤炭研究所 (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung) 的研究人员报告了在温和条件下——室温低至 1 bar 的压力下，在铯促进的铁催化剂上氨的机械催化合成。

这项研究工作的开放获取论文发表在Angewandte Chemie International Edition杂志上。

通过 Haber-Bosch 工艺合成氨通常需要 400-500 °C 的温度和 150-300 bar 的压力。

球磨机中的研磨过程以这样一种方式激活催化剂，即它有利于在比成熟的Haber-Bosch 工艺合成氨条件低得多的温度和压力下合成氨。

尽管经过 100 多年的优化，Haber-Bosch 工艺仍然基本上需要其发明所采用的条件：高达 500 °C 的高温和高达 200 bar 的反应压力，才能以足够高的速率实现合理的氨浓度。最重要的创新是引入了基于钌的催化剂，在较低的压力下也表现出高活性。尽管如此，氨的生产仍然由铁催化的 Haber-Bosch 工艺主导，一些工厂在主要铁催化反应下游的最后一个反应器中使用钌催化剂。

近年来，机械化学已经发展成为一种有前途的分子活化和转化的替代策略。异质催化的气相反应也可以被机械激活，导致活性的显著提高。由于非常重要，机械催化氨合成也被尝试过，尽管只有不到几篇报告，部分说法的有效性也不清楚。

研究团队开发了一个在室温和低至大气压力下从其元素中合成氨的机械催化系统。虽然确定了几个导致氨形成的系统，但最有希望的系统由铁和少量元素铯的混合物组成。这种催化系统既可以在批量条件下运行，也可以在超过60小时的连续过程中运行，导致氨的连续形成，氨浓度高达 0.26 vol。%。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com