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光電子能譜 深入研究氨生產(chǎn)催化反應(yīng)機(jī)理
2024年01月12日 15:11:57
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5461
氨是基本有機(jī)化工的主要原料之一。農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域始終與氨有著密切的聯(lián)系，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對于氨的需要量日益增長，這促使了近30年來，合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】氨是基本有機(jī)化工的主要原料之一。農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域始終與氨有著密切的聯(lián)系，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對于氨的需要量日益增長，這促使了近30年來，合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展。
但如果從技術(shù)本身來切入，那么甚至可以追溯到1918年哈伯法的誕生。哈伯法是一種高效的制氨方法，簡單來說就是在高溫、高壓和催化劑(20~50MPa的高壓和500℃的高溫，催化劑為鐵)作用下，促使氮與氫合成為氨。這種方法的出現(xiàn)不但解決了工業(yè)化生產(chǎn)氨的難題，更促使了氨生產(chǎn)研究的深入。哈伯( Fritz Haber)本人也因此獲得了1918年的諾貝爾化學(xué)獎。隨后的百年來，盡管工業(yè)技術(shù)在不斷發(fā)展，但是合成氨的基本技術(shù)卻固定了下來。
但是人類對于合成氨技術(shù)的應(yīng)用并不能代表對于其的了解，甚至氨生產(chǎn)催化反應(yīng)機(jī)理直至今天仍未被探明。而這很大程度上是技術(shù)缺失帶來的結(jié)果。在真實(shí)的氨生產(chǎn)條件下，科學(xué)家還無法通過表面敏感方法對催化劑表面特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在足夠高的壓力和溫度下具有表面敏感性的實(shí)驗(yàn)技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)。也正因如此，數(shù)十年來，無數(shù)科學(xué)家都在嘗試驗(yàn)證關(guān)于鐵催化劑的狀態(tài)是金屬的還是氮化物的不同假設(shè)，以及探究對反應(yīng)機(jī)理重要的中間物種的性質(zhì)。
而就在最近，瑞典斯德哥爾摩大學(xué)研究人員通過新儀器，在這方面收獲了新突破，研究了氮和氫生成氨時鐵和钚催化劑的表面特性。據(jù)悉，研究人員首先建造了一臺能夠研究高壓下的催化劑表面特性的光電子能譜儀，之后用能譜儀觀察到當(dāng)氨生產(chǎn)催化反應(yīng)直接發(fā)生時的情況，并檢測了反應(yīng)中間體。
光電子能譜是利用愛因斯坦的光電效應(yīng)定律進(jìn)行表面分析的技術(shù)，具有高靈敏度、高分辨率、非破壞性的優(yōu)點(diǎn)，但是實(shí)際使用中要解決分析深度以及樣品狀態(tài)的影響。換言之這種新型光電子能譜的誕生，實(shí)際上標(biāo)志著檢測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，能夠?yàn)樾滦筒牧系难芯?，尤其是氨的新型催化劑材料帶去促進(jìn)意義，并
且也有利于推進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)研究的加速，為化工行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供重要幫助。
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