ACS Energy Lett:Plasma-催化剂集成H2O、N2合成NH3
纳米技术 纳米 2021-08-08

Plasma技术被认为有望成为将天然高丰度H2O、N2等转化为H2、NH3等高能量密度化合物,以及NO等化学饲料分子。

有鉴于此,韩国机械与材料研究所Dae Hoon Lee等报道plasma催化剂的集成系统能够用于合成氨,有助于发展大量的在原地合成氨技术。该技术手段能够能够从H2O和N2出发同时合成NOx和H2

本文研究结构为环境友好、可持续制氨技术提供了更好的机会。

本文要点:

(1)

这种plasma技术通过可再生电能在温和气氛进行plasma催化反应,通过plasma/催化剂集成与单独plasma方法相比,实现了更高的NH3催化产率和更高的NH3选择性。在该催化反应技术,能够同时产生NO、H2作为制备NH3的原料,同时产生足够的热量使得达到热催化反应所需要的温度,能够进行NO、H2还原反应,生成大量NH3产物。

(2)

这种plasma技术比经典plasma技术能够得到更高浓度NO、H2,以95 %的选择性和0.84 %的制氨速率进行合成,产率达到120 μmol/s。这个催化反应效率比相关报道plasma技术、电催化反应技术的结果提高了300-400倍。这种plasma催化反应体系最后未完全反应的水含有NO3-、NOx-,这种废水能作为肥料。

进一步的,作者认为通过控制H2/NO的比例,调控和优化反应条件,能够提高NO还原性能,而且性能有望达到Haber-Bosch过程。

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参考文献

Iqbal Muzammil, You-Na Kim, Hongjae Kang, Duy Khoe Dinh, Seongil Choi, Chanmi Jung, Young-Hoon Song, Eunseok Kim, Ji Man Kim, and Dae Hoon Lee*, Plasma Catalyst-Integrated System for Ammonia Production from H2O and N2 at Atmospheric Pressure, ACS Energy Lett. 2021, 6, 3004–3010

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01497

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01497


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