光电化学锂介导固氮合成氨的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及涉及光电化学技术领域，具体涉及一种光电化学锂介导固氮合成氨的装置及方法。所述装置包括光电阴极、对电极和电解液，所述光电阴极和对电极与所述电解液接触；所述电解液包括锂源、有机溶剂和有机质子源。所述方法是利用上述装置，向其电解液中通入氮气，对所述装置的光电阴极进行光照，并通电，经锂还原、氮化锂的生成、氮化锂与质子反应合成氨。该方法的氨合成速率高，且该过程中锂源循环使用，利用氮气和有机质子源中的氢合成氨，驱动能源为太阳能，绿色环保且可持续，具有实用化放大的应用前景。放大的应用前景。放大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
光电化学锂介导固氮合成氨的装置及方法


[0001]本专利技术涉及光电化学
，具体涉及一种光电化学锂介导固氮合成氨的装置及方法。

技术介绍

[0002]氨作为基本化学物质，用于农业生产和化学品合成中，另外，氨也可以作为能源储存，其具有高氢含量(17.8％)，高体积能量密度(13.6GJ/m3)、无碳排放和易于运输(沸点为
‑
33℃)。
[0003]合成氨的方法有多种：Haber
‑
Bosch方法，在150～350atm和350～550℃进行氨的合成，该过程需要消耗大量的化石资源，并排放有害物质；生物固氮，采用固氮微生物将大气中的氮气还原形成氨，该过程虽然环保，但是发酵时间长，无法实现工业化生产；光催化固氮，在光照和特定催化剂的作用下，将氮气直接还原生成氨，该过程对催化剂要求极高，目前的光催化固氮催化剂效率低；光电催化固氮，直接利用太阳能，在集成吸光器和助催化剂的光电极上实现固氮合成氨的反应。光电催化固氮主要是采用水溶液为电解质的光电反应体系，并通过对光电阴极的改善以提高固氮效率，但是其氨产率和太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电化学锂介导固氮合成氨的装置，其特征在于，所述装置包括光电阴极、对电极和电解液，所述光电阴极和对电极与所述电解液接触；所述电解液包括锂源、有机溶剂和有机质子源。2.根据权利要求1所述的光电化学锂介导固氮合成氨的装置，其特征在于，所述光电阴极为层级结构光电阴极，包括吸光器，以及依次层叠于所述吸光器表面的保护层和助催化层；所述助催化层中的助催化剂为钯合金、铜合金、铋合金、锌合金和锰合金中的一种或多种；所述保护层中的保护材料为氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化钨和氧化锆中的一种或多种；所述吸光器为半导体材料。3.根据权利要求1～2任一项所述的光电化学锂介导固氮合成氨的装置，其特征在于，所述电解液包括如下技术特征中的至少一项：(1)所述锂源为高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂和双硼酸酯锂中的一种或多种；(2)所述有机溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、邻苯二甲酸二甲酯、γ
‑
丁内酯、甲酸甲酯和马来酸酐中的一种或多种；(3)所述有机质子源为甲醇、乙醇、三氟乙醇、异丙醇、乙酸和甘油中的一种或多种。4.根据权利要求1～2任一项所述的光电化学锂介导固氮合成氨的装置，其特征在于，所述电解液中锂源的浓度为0.001～2mol/L。5.根据权利要求1～2任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建云，张潇然，蒋三平，王双印，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：