Механизм каталитического образования аммиака был определен с использованием экспериментальных методов

Исследователям удалось проанализировать поверхность катализаторов из железа и рутения в процессе образования аммиака из азота и водорода. Более глубокое понимание каталитического процесса и возможность обнаружения более эффективных материалов открывают перспективы для перехода к «зеленой» технологии в химической промышленности, которая в настоящее время активно потребляет CO2.

Исследователям Стокгольмского университета впервые удалось изучить поверхность железных и рутениевых катализаторов при образовании аммиака из азота и водорода; результаты опубликованы в научном журнале Nature . Лучшее знание каталитического процесса и возможность найти еще более эффективные материалы открывают двери для перехода к «зеленой» технологии в нынешней химической промышленности с высоким содержанием CO 2 .

Аммиак, производимый в процессе Хабера-Боша, в настоящее время является одним из наиболее важных базовых химических веществ в мире для производства удобрений, годовой объем производства которого составляет 110 миллионов тонн. В 2001 году журнал Nature предположил, что процесс Габера-Боша был самым важным научным изобретением человечества в 20 веке, поскольку он спас жизни около 4 миллиардов человек, предотвратив массовый голод. Оценка содержания азота в ДНК и белках нашего тела показывает, что половина атомов может быть получена из Хабера-Боша.

«Несмотря на три Нобелевские премии (1918, 1931 и 2007 гг.) за процесс Габера-Боша, не удалось экспериментально исследовать поверхность катализатора поверхностно-чувствительными методами в реальных условиях производства аммиака; экспериментальные методы с поверхностной чувствительностью при Достижение достаточно высоких давлений и температур не удавалось, следовательно, различные гипотезы о состоянии железного катализатора (металлического или нитридного), а также о природе промежуточных частиц, важных для механизма реакции, не могли быть однозначно проверены. «, — говорит Андерс Нильссон, профессор химической физики Стокгольмского университета.

«Это исследование стало возможным благодаря тому, что мы построили в Стокгольме прибор для фотоэлектронной спектроскопии, который позволяет изучать поверхности катализаторов под высоким давлением. Таким образом, мы смогли наблюдать, что происходит, когда реакция происходит напрямую», — говорит Дэвид Дегерман, постдок в области химии. Физика в Стокгольмском университете. «С помощью нашего нового прибора мы открыли новую дверь в понимание катализа производства аммиака, с помощью которого теперь можем обнаруживать промежуточные продукты реакции и предоставлять доказательства механизма реакции».

«Размещение нашего стокгольмского прибора на одном из самых ярких источников рентгеновского излучения в мире в PETRA III в Гамбурге имело решающее значение для проведения исследования», — говорит Патрик Лёмкер, научный сотрудник Стокгольмского университета. «Теперь мы можем представить себе будущее с еще более яркими источниками, когда машина обновится до PETRA IV».

«Теперь у нас есть инструменты для проведения исследований, ведущих к созданию новых материалов-катализаторов для производства аммиака, которые можно будет лучше использовать вместе с водородом, получаемым электролизом, для перехода к «зеленой» химической промышленности», — говорит Андерс Нильссон.

«Проведение исследований по теме, которая так тесно связана с историей научного успеха, которая чрезвычайно помогла человечеству, вдохновляет. Я с нетерпением жду продолжения исследований по поиску новых катализаторов, которые могут уменьшить нашу зависимость от ископаемых источников. 8% мировых выбросов CO 2 », — говорит Бернадетт Дэвис, аспирант кафедры химии материалов в Стокгольмском университете.

«Долгосрочная перспектива производства аммиака с помощью электрокаталитической альтернативы, которая напрямую приводится в движение солнечной или ветровой энергией, наиболее привлекательна, и теперь у нас есть инструменты, которые могут научно помочь в этом развитии», — говорит Сергей Короидов, научный сотрудник Стокгольмского университета. .

Исследование проводилось в сотрудничестве с Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) в Гамбурге и Университетом Монтан в Австрии. В исследовании приняли участие бывшие сотрудники университета Крис Гудвин, Питер Аманн, Михаил Шиплин, Джетт Матисен и Габриэль Родригез.

По материалам: www.su.se

Вам понравилась статья?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

1 комментарий к “Механизм каталитического образования аммиака был определен с использованием экспериментальных методов

  1. Это исследование открывает новые горизонты в понимании процесса производства аммиака и приводит к перспективе развития «зеленой» технологии в химической промышленности. Анализ поверхности катализаторов из железа и рутения при образовании аммиака может привести к открытию более эффективных материалов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *