摘要：氨是一种重要的生产原料。除传统工农业用途之外,氨还具有含氢量高(质量比达17.6%)、易液化、易储运等优点。若能实现绿色高效合成氨,势必能为其作为清洁储氢、储能材料等重要应用提供基础。目前,工业上广泛采用的Haber-Bosch方法需要在高温高压(300–500 ?C,100–200 atm (1atm = 100 kPa))等苛刻条件下促进氮分子的活化。其能量和氢气都来自于化石燃料(如甲烷等),因而消耗大量的化石能源,并造成大量的二氧化碳排放。因此,寻找合适的绿色替代方案,在温和条件下实现高效、低能耗、低排放合成氨,成为亟待解决的科学挑战。

摘要：近日,化学工程系王保国团队在双极膜反应器用于电化学合成氨领域取得重要原创性成果.通过膜内界面设计,制备出含有“榫卯”结构的界面互锁型双极膜,实现了双极膜高效解离水;在原位生成酸碱环境中,消除了硝酸根还原过程中离子迁移不平衡问题,实现了电化学合成氨过程连续稳定化操作.

摘要：合理设计高活性、高选择性、高稳定性、低成本纳米结构催化剂是电催化硝酸根还原制氨的一个重大挑战。采用水热法耦合原位还原法制备了厚度可控的聚吡咯包裹五重孪晶铜纳米线催化剂,实现了低偏压下产氨活性、法拉第效率的提高以及对抗腐蚀能力的大幅提升。偏压为-0.4 V(可逆氢电极)时T-CuNW-10样品合成氨活性达到13.83 mg·mg^(-1)·h^(-1),偏压-0.7 V(可逆氢电极)时达到23.24 mg·mg^(-1)·h^(-1);中间产物亚硝酸根与产物氨二者加和的法拉第效率(FE)接近100%;腐蚀电流降低至3.14 mA·cm^(-2)。最终实现催化剂高效稳定硝酸根还原制氨性能的提升,可为开发设计工业应用催化剂提供思路参考。

摘要：氨气不仅被广泛应用于制造氮肥,还是一种易液化且无碳的绿色能源载体.工业固氮的Haber-Bosch工艺每年消耗全球超过1%的能耗,还伴随着大量二氧化碳气体的排放等问题,而电催化氮还原反应可以在常温常压下低能耗地合成氨,因此设计高催化性能的氮气分子活化电催化剂成为科研工作者的首要研究目标.受自然界中固氮酶和Haber-Bosch工艺催化剂的启发,价格低廉且含量丰富的铁基催化剂受到广泛关注.但由于含氮催化剂可能导致氮还原假阳性等问题,因此本文综述了无氮铁基电催化剂(氧化物、硫化物、碳化物、磷化物和铁基金属有机骨架等)在氮还原方面的最新研究进展,为研究人员在执行氮还原实验确定氮源的操作中提出合理建议,希望可以为铁基催化剂的设计和开发提供新的研究思路和参考.

摘要：氨(NH_(3))是重要的基础化工原料。工业上氨的合成主要采用Haber-Bosch工艺,该工艺往往需要在高温高压下进行,这不仅消耗大量的燃料,每年还会产生约4.5亿t的二氧化碳,给能源和环境带来巨大的压力。电催化氮气还原合成氨因其能耗低和反应条件温和等优势成为实现“双碳目标”的可替代方案。然而,电催化固氮受到选择性差、法拉第效率低和NH_(3)产率低等问题的限制,这使其性能远远不能满足工业化的需求。因此开发具有高效电催化氮气还原合成氨催化剂是必要的且富有挑战性的。本工作采用一次阳极氧化法合成了TiO_(2)纳米管阵列,并通过光还原法在TiO_(2)表面上沉积Pt作为助催化剂来电催化氮气还原合成氨,研究结果表明Pt负载TiO_(2)纳米管阵列具有优良的电催化固氮性能,最优Pt-TiO_(2)催化剂在-0.4 V(vs RHE)下实现了48.8μg·h^(-1)·mg_(cat)^(-1)的NH_(3)产率,这为优良电催化固氮合成氨催化剂的设计提供了重要的指导。

摘要：近日,南京工业大学吴宇平教授课题组联合武汉理工大学的赵焱教授课题组证明了新型单原子催化剂(Mo/BP)是一种很有前途的电化学合成氨催化剂,有望大幅提高制氨的产率,减少物料能量的浪费。该成果日前发表于《Energy&Environmental Materials》(能源与环境材料)上。氨是世界上最重要的基础化学品之一,在现代工农业生产中具有广泛用途。但传统的合成氨工艺需要在高温高压条件下进行反应,能耗高且造成大量温室气体排放。目前,能够在温和条件下(常温常压)实现氨合成的电催化合成氨技术,被公认为是一种绿色节能高效碳减排技术。其中,设计制备高活性和稳定性的电催化剂是该技术实用化的关键。