一种金属氮碳配合物催化剂及其制备方法与应用技术

技术编号:41323808 阅读:32 留言:0更新日期:2024-05-13 15:02
本申请公开了一种金属氮碳配合物催化剂及其制备方法与应用,属于双功能催化剂及电化学氮气氧化还原制硝酸铵技术领域。所述金属氮碳配合物催化剂,化学式为M‑N<subgt;x</subgt;/G;其中,M为金属,选自Fe、Mn、Co、Ni、Zn、Cu中任一种或多种;G为石墨烯。该催化剂作为阴极与阳极工作电极,制成电解池,耦合氮气氧化反应(NOR)和氮气还原反应(NRR)以实现高效产硝酸铵。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种金属氮碳配合物催化剂及其制备方法与应用,属于双功能催化剂及电化学氮气氧化还原制硝酸铵。


技术介绍

1、硝酸铵是一种常用的氮肥,具有高效、快速、稳定的特点,广泛应用于农业生产中。传统硝酸铵的合成方法是利用氨气与硝酸反应合成硝酸铵,工业合成硝酸是将氨通过ostwald法经过两个步骤氧化成硝酸,而氨的合成则是通过haber-bosch工艺在高温高压条件下(400-500℃,150-200atm)制备,对反应装置要求严格,工艺繁琐,过程条件苛刻。因此,积极探索出温和条件下固氮合成硝酸铵是科研工作者奋斗的目标。

2、电化学合成氨通过质子耦合电子转移机制实现固氮,反应条件温和,工艺简单,对于能源发展有重大意义。电化学合成硝酸铵是将氮气和水化学转换为硝酸和氨,再反应成硝酸铵,过程中免于传统高温高压的操作条件,大大降低能耗并减少了碳排放,工艺简单,易连续化,是未来有希望取代haber-bosch工艺固氮的理想新方法。目前电化学合成硝酸铵受材料及氨产率问题限制,导致电化学转化过程的能效和转化率低于预期,这会影响整体的生产效率和成本效益。

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【技术保护点】

1.一种金属氮碳配合物催化剂,其特征在于,化学式为M-Nx/G;

2.一种根据权利要求1所述金属氮碳配合物催化剂的制备方法,其特征在于,包括下面步骤:

3.根据权利要求2所述金属氮碳配合物催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,球磨的时间为18-36h;

4.根据权利要求2所述金属氮碳配合物催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,石墨烯纳米片与酞菁金属配合物的质量比为(0.3-1):1。

5.一种金属氮碳配合物催化剂电解池,其特征在于,包括阳极工作电极、阴极工作电极、电解液;

6.根据权利要求5所述金属氮碳配合物...

【技术特征摘要】

1.一种金属氮碳配合物催化剂,其特征在于,化学式为m-nx/g;

2.一种根据权利要求1所述金属氮碳配合物催化剂的制备方法,其特征在于,包括下面步骤:

3.根据权利要求2所述金属氮碳配合物催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,球磨的时间为18-36h;

4.根据权利要求2所述金属氮碳配合物催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,石墨烯纳米片与酞菁金属配合物的质量比为(0.3-1):1。

5.一种金属氮碳配合物催化剂电解池,其特征在于,包括阳极工作电极、阴极工作电极、电解液;

6.根据权利要求5所述金属氮碳配合物催化剂电解池,其特征在于,所述电解液为na2so4溶液,浓度为0.1-1mol/l;

7.一种根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:王要兵庄旭冯杨阳
申请(专利权)人:中国科学院福建物质结构研究所
类型:发明
国别省市:

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