光電子能譜 深入研究氨生產(chǎn)催化反應(yīng)機(jī)理
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】氨是基本有機(jī)化工的主要原料之一。農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域始終與氨有著密切的聯(lián)系，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)于氨的需要量日益增長(zhǎng)，這促使了近30年來(lái)，合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展。
但如果從技術(shù)本身來(lái)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(xiàn)不但解決了工業(yè)化生產(chǎn)氨的難題，更促使了氨生產(chǎn)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(xué)獎(jiǎng)。隨后的百年來(lái)，盡管工業(yè)技術(shù)在不斷發(fā)展，但是合成氨的基本技術(shù)卻固定了下來(lái)。
但是人類(lèi)對(duì)于合成氨技術(shù)的應(yīng)用并不能代表對(duì)于其的了解，甚至氨生產(chǎn)催化反應(yīng)機(jī)理直至今天仍未被探明。而這很大程度上是技術(shù)缺失帶來(lái)的結(jié)果。在真實(shí)的氨生產(chǎn)條件下，科學(xué)家還無(wú)法通過(guò)表面敏感方法對(duì)催化劑表面特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在足夠高的壓力和溫度下具有表面敏感性的實(shí)驗(yàn)技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)。也正因如此，數(shù)十年來(lái)，無(wú)數(shù)科學(xué)家都在嘗試驗(yàn)證關(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)，以及探究對(duì)反應(yīng)機(jī)理重要的中間物種的性質(zhì)。
而就在最近，瑞典斯德哥爾摩大學(xué)研究人員通過(guò)新儀器，在這方面收獲了新突破，研究了氮和氫生成氨時(shí)鐵和钚催化劑的表面特性。據(jù)悉，研究人員首先建造了一臺(tái)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(dāng)氨生產(chǎn)催化反應(yīng)直接發(fā)生時(shí)的情況，并檢測(cè)了反應(yīng)中間體。
光電子能譜是利用愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)定律進(jìn)行表面分析的技術(shù)，具有高靈敏度、高分辨率、非破壞性的優(yōu)點(diǎn)，但是實(shí)際使用中要解決分析深度以及樣品狀態(tài)的影響。換言之這種新型光電子能譜的誕生，實(shí)際上標(biāo)志著檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，能夠?yàn)樾滦筒牧系难芯?，尤其是氨的新型催化劑材料帶去促進(jìn)意義，并
且也有利于推進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)研究的加速，為化工行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供重要幫助。
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