科技日報北京1月11日電 （記者張佳欣）瑞典斯德哥爾摩大學(xué)研究人員首次研究了氮和氫生成氨時鐵和钚催化劑的表面特性。這一成果為更好了解催化過程，找到更高效材料，為化工行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型打開了大門。研究結(jié)果發(fā)表在10日的《自然》雜志上。
哈伯法是一種通過氮?dú)饧皻錃猱a(chǎn)生氨氣的方法。利用該方法生產(chǎn)的氨年產(chǎn)量為1.1億噸，而氨是目前生產(chǎn)化肥的基礎(chǔ)化學(xué)品之一。《自然》雜志在2001年提出，哈伯法是20世紀(jì)人類最關(guān)鍵的科學(xué)發(fā)明之一。因為有了哈伯法大量生產(chǎn)化肥后，預(yù)防了大規(guī)模饑餓，拯救了大約40億人的生命。
不過，在真實的氨生產(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)行實驗研究。在足夠高的壓力和溫度下具有表面敏感性的實驗技術(shù)尚未實現(xiàn)。斯德哥爾摩大學(xué)化學(xué)物理學(xué)教授安德斯·尼爾森表示，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)，以及對反應(yīng)機(jī)理重要的中間物種的性質(zhì)，都無法得到明確的驗證。
研究人員此次建造了一臺光電子能譜儀，可研究高壓下的催化劑表面特性。因此，他們能觀察到當(dāng)反應(yīng)直接發(fā)生時會發(fā)生什么，可檢測反應(yīng)中間體，并為反應(yīng)機(jī)理提供證據(jù)。新儀器為理解氨生產(chǎn)催化打開了一扇新的大門。
研究人員表示，新工具可開發(fā)用于生產(chǎn)氨的新型催化劑材料。這些材料可更好地與電解生產(chǎn)的氫氣配合使用，實現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。
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