中科院大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國家實驗室（籌）陳萍研究員、郭建平博士在催化合成氨研究 方面取得重要進(jìn)展。他們創(chuàng)新性地提出了“雙活性中心”催化劑設(shè)計策略，并由此開發(fā)出了一系列過渡金屬與氫化鋰組成的復(fù)合催化劑體系，實現(xiàn)了氨的低溫催化合成。相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在《自然—化學(xué)》期刊上。更多信息請點擊，或者撥打我們的熱線電話：400-6277-838

  氨是最基本的化工原料之一，也是最主要的肥料來源。從熱力學(xué)角度看，由氮氣和氫氣反應(yīng)生成氨在常溫常 壓條件下就可以進(jìn)行。但是因為氮氣分子非常穩(wěn)定，難以活化，因此工業(yè)合成氨過程須在高溫高壓（350—500℃，50—200個大氣壓）條件下才能實現(xiàn)。 如此苛刻的條件使得合成氨工業(yè)每年需要消耗全球能源供應(yīng)總量的1％—2％。而我國又是合成氨生產(chǎn)第一大國，合成氨年產(chǎn)量接近世界合成氨總量的30％。

  所以針對我國國情，開發(fā)低溫、低壓、高效的合成氨催化劑具有重要的戰(zhàn)略意義。陳萍研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊創(chuàng)造性地將氫化鋰作為第二組分引入到催化劑中，構(gòu)筑了“過渡 金屬—氫化鋰”這一雙活性中心復(fù)合催化劑體系，并提出了“活化氮轉(zhuǎn)移”的反應(yīng)機理，使得氮氣和氫氣的活化及中間物種的吸附發(fā)生在不同的活性中心上，從而打 破了單一過渡金屬上的反應(yīng)能壘與吸附能之間的限制關(guān)系，使得氨的低溫低壓合成成為可能。實驗結(jié)果顯示，氫化鋰的加入對第三周期過渡金屬的活性均有顯著的促 進(jìn)作用，特別是Fe-LiH和Co-LiH復(fù)合催化劑在150℃即表現(xiàn)出了可觀量的氨合成催化活性，顯示出了“雙活性中心”策略的有效性和普適性。

氨氣相關(guān)知識:

  高純氨氣是無色，有毒，堿性、強腐蝕性的可燃?xì)怏w，帶有刺激性氣味，高濃度對 眼，皮膚和黏膜有刺激。氨氣的密度比空氣小，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.7081g/L。氨氣極易溶于水，在常溫，常壓下，一體積的水中能溶解700體積的 氨氣。 液氨21.1°C的飽和蒸氣壓為7.78 kgf/cm2。采用40L鋼瓶、43LDOT鋼瓶Y罐或槽車灌裝。

  高純氨主要應(yīng)用于新型光電子材料領(lǐng)域，是MOCVD技術(shù)制備GAN的重要基礎(chǔ)材料。由GAN生產(chǎn)高靈敏度藍(lán)光發(fā)光二 級管和藍(lán)光激光器，以及其它相關(guān)電子器件，是國內(nèi)外都在搶占的產(chǎn)業(yè)。高純氨還是制備三氟化氮、氮化硅、的基礎(chǔ)材料，是生產(chǎn)超高級氮的原料氣。此外，液氨廣 泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、冶金工業(yè)，以及需要保護(hù)氣氛的其他工業(yè)和科學(xué)研究中。

  氨氣常用于合成氨氣用于制造氮肥等化工原料，工業(yè)氨氣用于氨分解制氮氫混合氣體，液氨用于電廠等工廠氨制冷系統(tǒng)的制冷劑（R717），液氨用于有機合成，高純氨氣用于LED電子行業(yè)的氮源，高純氨氣跟硅烷、高純氬氣用于薄膜太陽能電池制造。