氮气电化学合成氨催化剂研究进展

氮气是储量丰富且廉价易得的氮源,但无法被人类或动植物直接吸收利用,只有通过化学或生物方法将空气中游离的氮气转化为含氮化合物才能被人类应用于食品或其他工业生产中,因此氮气的固定及转化已经逐渐成为新的研究热点。而氨是一种非常重要的无机化工产品,其在农业、医药、储能等行业中有着重要的作用,且需求量随着社会日益发展和人口的不断增加而不断增加。首先简单介绍了现有的氮气固定合成氨方法及其作用机理,随后重点综述了氮气电化学合成氨催化剂的研究现状,最后对氮气电化学合成氨催化剂的未来发展趋势进行了展望。     

二硫化钼基催化剂电化学合成氨研究进展

仿照固氮酶合成氨的钼催化中心,二硫化钼基催化剂在电催化合成氨领域引起了人们的广泛关注。概述近几年用于电催化合成氨的具有不同相（2H、1T和3R）以及不同硫空位的二硫化钼。针对二硫化钼导电性不足、氮气吸附能力差的缺点,总结了几种常用的二硫化钼的改性方法,综述了改性后二硫化钼的电催化合成氨性能,指出了改性后二硫化钼电催化合成氨的反应机理。     

电催化氮还原合成氨电化学系统研究进展

氨是化肥、涂料等领域中重要的化工原料,是产量第二高的商用化学品。目前,90%以上的氨均来自Haber-Bosch法,该工艺需要高温、高压条件,能耗较高,且依赖化石燃料的使用,产生大量CO₂排放,在倡导节能环保的新时代下,该工艺面临严重的能耗及环保问题。电催化氮还原合成氨工艺是一种采用电能驱动的节能工艺,且原料为绿色环保的H₂O和N₂,其有望替代传统合成氨工艺。但是目前该工艺存在一些技术难点有待突破,使其产氨速率、法拉第效率等性能不高,距离商用化生产差距较大。分析总结了该工艺的技术难点,围绕该领域的优化策略,重点综述了针对合成氨电化学系统的改进措施,以及近几年文献报道的研究进展,最后对该领域的未来发展进行展望。     

电催化氮气还原合成氨催化材料研究进展

氨是纺织、制药、化肥等领域重要的化工原料,也是一种清洁的能源载体,需求量大。目前氨的工业生产主要为Haber-Bosch法,反应条件严苛,能源消耗大且碳排放较高。电催化氮气还原(NRR)合成氨是一种在常温常压下进行的反应,工作电位低,且电能可通过清洁能源提供,是一种很有潜力的合成氨新工艺。但目前电催化NRR材料的产氨速率和法拉第效率低、工作稳定性不够高、溶液中痕量氨的定量检测困难及检测标准不统一等都为其发展带来了巨大挑战。本文首先介绍了电催化NRR的反应机理和常用研究方法,然后重点梳理了2019年以来NRR催化材料的最新研究进展,最后对该领域研究面临的挑战和机遇进行了展望。     

电化学还原法合成聚硅烷研究进展

比较了合成聚硅烷的多种方法 (如Würtz偶合法、均相脱氢偶合法、阴离子开环聚合法、掩蔽二硅烯的阴离子聚合法和电化学还原法等)的优缺点,综述了单体、电极材料和电解质溶液等因素对电化学还原法制备聚硅烷的影响以及采用电化学还原法合成官能化聚硅烷的研究进展,介绍了电化学还原法合成聚硅烷的反应机理,并指出了电化学还原法合成聚硅烷未来的研发重点。     

利用不同氢源及氮源电化学合成氨研究进展与挑战

氨是基本有机化学工业及化肥生产的主要原料。工业上利用哈伯法合成氨,该工艺不仅耗能大且转化率仅有10%~15%。相比传统合成氨工艺,电化学合成氨有着清洁环保、反应条件温和等优点。本文综述了氮气、硝酸盐及一氧化氮作为氮源时电化学合成氨的特点与优势,并依据不同氮源的特点,剖析了电化学合成氨的反应机制。文中针对不同的氮源,分析总结了多种氢源方案与氢化机理,系统地概述了反应催化剂的研究进展。分别讨论了氮气在水中溶解度较差、硝酸盐在反应过程中元素价态跨度大而生成诸多中间产物、氮氧化物体系不稳定、电解体系中存在析氢竞争反应等问题,提出了通过改变氢源的组成或结构抑制析氢反应、开发新型高活性位点及氧空位的催化剂体系强化反应选择性、研制非水电解质体系提高反应速率及合成效率等解决思路。     

木材在电化学中的应用研究进展

木材具有发达的孔道结构和良好的机械性能,用木材制备的电极和电解质材料具备优异的电化学性能,成为了当下的研究热点。本文综述了近年来木材在电化学领域的研究进展,着重介绍了木材基电极和电解质材料的制备方法以及在电化学传感器、超级电容器和电池中的应用情况;分析了木材提高电极和电解质材料电化学性能的机理,指出木材发达的孔道结构能够有效吸附和传输电解质离子,是赋予材料优异电化学性能的关键。最后总结了木材在电化学领域中应用存在的问题,提出今后应加深对木材孔结构、孔形貌的设计和研究,高效利用木材的微观结构,丰富木材的改性方案。     

常温常压电化学合成氨催化剂研究进展

氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。目前,工业上普遍采用Haber-Bosch法合成氨,该工艺需要高温高压的反应条件,而且存在能耗高、转化率低且释放大量温室气体等问题。近年来,伴随着人们对能源和环境问题的日益重视,具有能耗低、反应条件温和、绿色环保等优势的常温常压电化学合成氨成为研究热点。催化剂是电化学合成氨的关键,本文介绍了近年来各类常温常压电化学合成氨催化剂的研究与应用进展,并展望了未来发展方向。     

电催化合成氨研究进展

电催化氮还原合成氨在常压下进行,能克服高耗能、高CO₂排放等问题,是最有希望替代传统方法的新型技术之一。用于电催化合成氨反应的电解质材料按照工作原理和组成可以分为固体氧化物电解质、熔融盐电解质、聚合物膜电解质以及液体电解质等,工作温度依次降低。本文从电解质出发,综述了电催化合成氨工作原理、电极材料、生产速率和法拉第效率等方面的前沿理论和应用案例,指出了目前电催化氮还原合成氨领域面临着合成氨速率和法拉第效率低、电解质的质子传导效率不足、催化剂活性及稳定性不良等问题以及低温化的研究趋势,为深入探索电催化合成氨新方法提供理论支持和方向引导。     

电化学法处理废水研究进展

阐述了电解法、电絮凝和电气浮、内电解以及电渗析在废水处理中的研究现状,讨论了催化电极和三维电极对电化学处理效果的重要影响;并介绍了电化学法与其他技术的联合处理工艺,对今后使用电化学法处理废水的研究进行了展望.     

钌基氨合成催化剂研究进展

钌基催化剂被称为继铁基催化剂之后第二代氨合成催化剂。文中介绍了钌基氨合成催化剂的载体、钌的母体化合物和促进剂的研究进展以及在钌基催化剂上氨合成反应动力学。     

合成氨催化技术与工艺进展

Fe1-xO催化剂体系的发明,使合成氨催化剂的活性有了飞跃性进步。采用Fe1-xO基A301催化剂可实现低压合成氨工艺,其合成回路吨氨能耗可降低1.30GJ。钌催化剂的发明则有可能成为真正突破经历了近一个世纪的铁催化剂。以钌催化剂为基础的KAAP工艺开发成功,每吨氨的生产成本可降低2.2～6.6美元,节能1.20GJ。由于钌的稀有和昂贵,在可以预见的时间内,钌催化剂不可能立即取代铁催化剂。采用超临界技术有可能实现非平衡限制氮加氢技术的设想。     

氨合成催化剂卸出问题的探讨

本文介绍Kellogg氨合成塔就地改造后内件中催化剂的卸出,基于此,探讨了此类合成塔内件中催化剂的卸出方法和安全措施。     

超低温低压钌系氨合成催化剂研究的新进展

介绍了国内外钌系氨合成催化剂的研究概况和凯洛格公司与英国石油公司合作开发的KAAP工艺,并结合我国的国情,提出了我国化肥行业应采取的对策和努力方向。     

ZA-5型催化剂在φ600mm、φ800mm氨合成塔中的应用

介绍了ZA - 5氨合成催化剂在6 0 0mm、80 0mm氨合成塔中的应用情况 ,并对其在使用过程中表现出来的优良特性作了总结