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青岛农大化药学院颜世海副教授课题组在氮还原研究方面取得重要进展

    2022.06.28      来源:博亚体育app          浏览数:0

在我国“双碳”目标的总体要求下,高能耗、高碳排放的化工行业也正在向绿色低碳生产转型。其中氨是化工生产中产量最大的化工产品之一,被广泛用于化肥、制药、合成纤维、塑料和炸药等领域,在全球经济中占有重要地位。目前工业合成氨的方法通常采用Haber–Bosch反应,该反应所需温度400-500 oC,压力为120-200 atm,铁粉为催化剂的环境下进行,需要消耗大量能量,并且原料是H2,导致了不可再生资源的消耗以及生产过程中产生大量CO2气体。据统计,2015年全球NH3产量146万吨,产生约300万吨CO2,消耗世界化石能源产量的1–2%,到2050年全球NH3产量将增长40%。因此,设计一种少能耗、低碳排放的绿色、高效的合成氨的方法尤为重要。

青岛农业大学博亚体育app颜世海副教授课题组通过一步煅烧方法制备了碳掺杂的六方氮化硼(C-BN)用于高效电催化氮气还原反应(NRR)。氨气产率为44.59 ± 1.79 μg h−1 mgcat−1,法拉第效率为13.27 ± 0.42%,结果表明C-BN具有非常出色的电化学氨合成性能,并且具有很好的稳定性和选择性。密度泛函理论计算发现C和B双活性位点用于共同促进电催化NRR过程,其有利于高效激活惰性氮气分子以及大大降低反应的能垒。该成果以题为“Carbon-doped boron nitride nanosheets: a high-efficient electrocatalyst for ambient nitrogen reduction”发表在国际著名期刊《Applied Catalysis B: Environmental》上,该期刊属于中科院一区Top期刊,影响因子为24.3 (https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121574),文章第一作者是硕士研究生马超群,通讯作者为刘丙萍老师和颜世海副教授。

 

课题组近年来围绕电化学氮还原应中催化剂的设计和开发,进行了一系列的工作,目前正在开发非金属催化剂用于氮还原反应。相关工作分别发表在《Chemical Engineering Journal》、《Eletrochimica Acta》、《Sustainable Energy Fuels》、《ChemElectroChem》等期刊。

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