摘要：常温常压下利用介质阻挡对空气放电产生低温等离子体(non-thermal plasma,NTP),其中氮气(N2)与氧气(O2)化合为氮氧化物(NOx),用水或其他溶液吸收变为硝酸盐,可为促进作物生长所用,且有利于实现低碳环保的生态农业。文中设计了放电固氮实验系统,采用物理实验手段,并辅以理论分析和计算,研究了放电电压、放电频率及放电时间3个影响因素对放电产物浓度的影响。以硝酸根离子质量浓度为试验指标,进行了正交试验设计,并对试验结果进行单因素影响规律的分析、极差分析。研究表明:硝酸根离子质量浓度随着放电时间增加而明显增加,随放电电压变化也有明显的增减趋势,随频率变化没有明显的增减趋势。

摘要：针对氮肥的生产问题,提出了一种新型人工固氮方案,该方案基于纳秒脉冲等离子体技术,微米级雾滴在通过空气等离子体的过程中,形成了含有NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)、NO_(2)^(-)和其他活性物质的等离子体活化雾(PAM)。该系统采用自制的纳秒脉冲电源供电,可由功率为200 W的太阳能电池板驱动,在此条件下,产出以NO_(3)^(-)为主的液相固氮产物,其固氮能耗仅为48.67 MJ/mol。为验证该系统的固氮效果,将其与自主设计的雾培系统相结合,将含氮营养物质直接输送到植物的根部。结果显示,该方案使豆芽的叶片生叶率显著提高,叶片面积增加了30%以上。相比于传统实验室规模的等离子体反应器,该装置在时间尺度上具有更高的能量密度,在空间尺度上具有更大的反应面积,这大大降低了固氮的能耗。新型人工固氮方案具有低能耗、可扩展、可接入清洁可再生能源的特点,有望实现可持续生产和分布式应用。

摘要：传统工业固氮采用哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺,但是需要高温高压,能耗高,污染严重。滑动弧等离子体(Gliding arc plasma,GAP)兼具热等离子体和冷等离子体的优点,能够高效地产生活性物种,显著提高能量效率,使其在固氮领域具有很大的潜在应用价值,近年来受到人们的广泛关注。然而,目前GAP固氮相关研究还比较零散,有必要对具体内容进行总结归纳。本文主要综述了近10年来国内外GAP固氮研究进展,主要包括GAP放电机制、反应器设计、工艺参数研究以及固氮反应机理研究。GAP放电存在击穿伴随滑动放电的B-G模式和持续稳定放电A-G模式,A-G模式放电有助于提高固氮效率。随着滑动弧放电技术的不断发展,GAP反应器中电极结构从传统的2D刀片结构演变到了多种3D柱形结构。通过工艺优化,GAP有助于N_(2)分子的振动激发,从而促进N_(2)分子的分裂转化。最后,对GAP固氮研究进行了展望。

摘要：为了给高温超导磁体提供一个20—40 K的工作温度,并提升低温系统的便携性,设计制造了一种制冷机可插拔式固氮低温容器。理论分析了系统整体漏热以及固氮在20—40 K的保温时间,对其降温及保温性能进行了测试。结果表明,制冷机拔离可有效提升固氮低温容器在20—40 K的保温时间。

摘要：NH_(3)不仅是生产各种化学品的必要原料,也是清洁能源的一种重要载体,与人类社会的发展紧密联系。以清洁的太阳能作为唯一能量输入的光催化固氮技术,在温和条件下利用N_(2)和H_(2)O直接产生NH_(3),近年来引起人们广泛的关注。光催化固氮技术具有环境友好、节能、操作简便等优点,但传统的半导体光催化剂在光捕获和光生载流子利用方面受到限制,不能充分发挥其活性。因此,需要设计相应的催化剂用来提高材料对惰性N_(2)分子吸附和活化能力,从而提高固氮性能。本文首先对光催化固氮进行了简要概述,介绍了光催化固氮可能存在的两种反应机理,随后着重介绍了含有氧、氮、硫空位的半导体材料对光催化固氮的影响。最后,对光催化固氮领域的现有挑战和未来发展给出了一些实际的见解。

摘要：为提高超导电动磁悬浮列车悬浮架设计的灵活性,针对磁悬浮应用,以制冷机可插拔式跑道型固氮低温容器为研究对象,采用解析计算、有限元仿真与实验测试相结合的方法对其热性能展开研究。首先,通过对结构和导冷介质的优化,减小了低温容器的漏热并提高了降温速率;其次,实验对比了制冷机拔离与未拔离时低温容器工作温区的保温时长,证明了制冷机拔离能有效延长容器的保温时间;最后,利用通电铜线圈模拟闭环运行磁体,研究了制冷机拔离后磁体运行热损耗对固氮温升的影响,结果表明当内部热损耗为5 W时容器保温时长超过6 h,满足运行时间的设计要求。

摘要：田间试验采用裂区设计，在不同种植模式下采用１５Ｎ示踪研究了苜蓿与牛尾草混播及单播草地的产草量、产氮量和固氮量的变化。结果表明混作条播优于混作撒播和间作条播，前者更有利于发挥豆禾牧草混作草地的优势，三种处理年均牧草干重分别为１５３５．９、１２８０．８和１２４９．３ｇ／ｍ２；相应全氮产量为５０．８３、３６．６５和３６．８６ｇ（Ｎ）／ｍ２，年均固氮量分别为４２．３７、２８．２１和２８．４２ｇ（Ｎ）／ｍ２，年均固氮百分率分别为８３．４％、７７．０％和７７．１％。并对１５Ｎ同位素稀释法、１５Ｎ天然丰度法及全氮差值法测定的固氮百分率和固氮量进行了比较。

摘要：相比于其他制冷剂,固氮具有热容大的特点,利用这一特点冷却高温超导磁体,可以实现超导磁体系统较高的热稳定性。将高温超导浸泡在液氮内,采用单台10K双级G-M制冷机将液氮变成固氮,可获得最低8K的固氮系统。对固氮冷却的超导磁体进行10~60K的宽温区控温实验,可获得±0.05K的高稳定性控温精度,从而进行不同温度下超导磁体的临界电流、临界磁场以及稳定性研究。

摘要：光照条件下合成了微量ZIF-8定向修饰同质异相结TiO_(2)的ZIF-8/TiO_(2)复合材料以提高TiO_(2)的光催化固氮能力.利用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis漫反射谱、电化学阻抗谱等对合成材料的结构组成、形貌及光电性能等进行表征.结果表明,适量的ZIF-8修饰除了能显著增加TiO_(2)复合材料的比表面积和改善孔径分布范围之外,还能增强对可见光的吸收能力以及光生电荷的分离能力.光催化测试结果表明,ZIF-8/TiO_(2)-3复合材料的平均固氮速率达到了742μmol·L^(-1)·g^(-1)·h^(-1),约为同质异相结TiO_(2)的3.78倍,ZIF-8的3.71倍.经5次光催化循环后其光催化性能几乎没有衰减,表现出较好的光催化固氮活性和高的稳定性.为光催化固氮材料的设计提供了参考.

摘要：电催化剂固氮能够在温和条件下催化氮气还原制氨.本工作基于第一性原理计算,系统地探究了分散在二维V_(2)CN_(2)上过渡金属二聚体(Fe,Mo,Ru)形成的双原子催化剂用于电催化固氮的可行性.双原子的协同作用使氮气得到较好的活化.吉布斯自由能计算表明,在V_(2)CN_(2)负载双铁原子(Fe_(2)@V_(2)CN_(2))体系进行的催化反应过电位最低,仅为0.25 eV.进一步的分子动力学计算表明Fe_(2)@V_(2)CN_(2)具有较好的结构稳定性,并且该体系能很好的抑制HER反应的发生.通过与Mo_(2)@V_(2)CN_(2),Ru 2@V_(2)CN_(2)体系的比较可知,氮气分子的吸附构型以及HER反应的竞争对催化剂的选择影响很大.我们的计算能够为双原子催化剂的设计提供更多的依据.