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光電子能譜 深入研究氨生產催化反應機理
2024年01月12日 15:11:57
來源：化工儀器網 點擊量：5452
氨是基本有機化工的主要原料之一。農業、工業、軍事等領域始終與氨有著密切的聯系，并且隨著科學技術的發展，人類對于氨的需要量日益增長，這促使了近30年來，合成氨工業的迅速發展。
【化工儀器網 行業百態】氨是基本有機化工的主要原料之一。農業、工業、軍事等領域始終與氨有著密切的聯系，并且隨著科學技術的發展，人類對于氨的需要量日益增長，這促使了近30年來，合成氨工業的迅速發展。
但如果從技術本身來切入，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。這種方法的出現不但解決了工業化生產氨的難題，更促使了氨生產研究的深入。哈伯( Fritz Haber)本人也因此獲得了1918年的諾貝爾化學獎。隨后的百年來，盡管工業技術在不斷發展，但是合成氨的基本技術卻固定了下來。
但是人類對于合成氨技術的應用并不能代表對于其的了解，甚至氨生產催化反應機理直至今天仍未被探明。而這很大程度上是技術缺失帶來的結果。在真實的氨生產條件下，科學家還無法通過表面敏感方法對催化劑表面特性進行實驗研究。在足夠高的壓力和溫度下具有表面敏感性的實驗技術尚未實現。也正因如此，數十年來，無數科學家都在嘗試驗證關于鐵催化劑的狀態是金屬的還是氮化物的不同假設，以及探究對反應機理重要的中間物種的性質。
而就在最近，瑞典斯德哥爾摩大學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氨生產催化反應直接發生時的情況，并檢測了反應中間體。
光電子能譜是利用愛因斯坦的光電效應定律進行表面分析的技術，具有高靈敏度、高分辨率、非破壞性的優點，但是實際使用中要解決分析深度以及樣品狀態的影響。換言之這種新型光電子能譜的誕生，實際上標志著檢測技術的進一步發展，能夠為新型材料的研究，尤其是氨的新型催化劑材料帶去促進意義，并
且也有利于推進化工產業研究的加速，為化工行業綠色轉型提供重要幫助。
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