日本科技研究院材料與結(jié)構(gòu)實驗室12月初宣布開發(fā)出一種高性能氨合成催化劑。其效率比商業(yè)化釕基催化劑高出一個數(shù)量級,可使氫氣和氮氣反應(yīng)所需的能量減少一半。研究人員認為,該成果反應(yīng)條件溫和,將有助于開發(fā)更加環(huán)保的合成氨路線。研究人員已經(jīng)與一家日本公司合作,計劃5~10年使該技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化。
該催化劑通過將釕原子封存于鋁酸鈣電子化合物的納米尺寸籠內(nèi),鋁酸鈣電子化合物又使電子限制在籠內(nèi)。電子化合物12CaO·7Al2O3(縮寫為C12A7)是在水泥中發(fā)現(xiàn)的組分。研究團隊開發(fā)了C12A7電子化合物系統(tǒng),并應(yīng)用電子化合物作為氨合成的催化劑。負載釕的電子化合物C12A7∶e-1是強大的電子供體,并且化學性質(zhì)穩(wěn)定。通過電子的返回捐贈,它能夠提高氮氣在釕上的離解程度,并能可逆地儲存氫,從而有效抑制氫吸附對釕表面的毒害。在壓力0.1~1.0兆帕(氮氫比為3)時,采用該催化劑,氨合成要比銫摻入氧化鎂載體的釕催化劑要快10倍。
目前,化學家正在努力通過增加C12A7電子化合物的表面積改進性能,并且加快開發(fā)工業(yè)催化劑,同時通過了解其詳細的反應(yīng)機制,找到比釕更便宜的替代金屬。