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東京大學:一種常溫常壓下合成氨的新方法

文章來源:科技部
2019-06-04 22:56


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  近日,東京大學西林仁昭教授團隊發明了一種常溫常壓下合成氨的新方法。該方法變更傳統催化反應中的還原劑,不使用來自石油中的氫,僅將水和氮混合就可以實現合成氨。此方法原料有效利用率達90%以上,且無需使用試劑,有望實現低成本合成氨。目前,東京大學正與日產化學合作,以盡早實現其產業化。

  氨在氮肥和火藥等領域應用廣泛,全世界年產量超過1.6億噸。目前,合成氨主要使用20世紀初期德國化學家哈伯發明的循環法,即通過加入催化劑使氫氣和氮氣在高溫高壓下合成氨。此方法的高溫高壓需要消耗大量能源,世界能源消耗量的一定百分比均用于制氨工業。

  西林教授致力于研究在常溫常壓下催化合成氨的方法使用了有機化學實驗中經常使用的碘化釤作為還原劑,氫也改由從水中獲取,大幅降低了合成的成本。此外,通過使用鉬催化劑,僅需將上述原材料混合即可合成氨。

  通過采用此法,合成氨的效率比之前方法提高100倍,且如果進一步改良催化劑,效率還將提高到200倍。傳統循環法中采用將氣體導入固態催化劑中進行反應的模式,氣體轉化成氨的概率較低,而此次采用混合的方法,大幅提高了原料的有效利用率。目前作為催化劑的碘化釤只能使用一次,今后還將繼續研發使其可反復利用的方法,同時與日產化學合作,爭取實現該制法在大型工業設備中的應用。

 

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