国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

催化過(guò)程的能量和機(jī)理明確取決于反應(yīng)物種和活性中心之間的相互作用，這體現(xiàn)在天然和合成催化劑上的N₂激活和轉(zhuǎn)化為NH₃上。在FeMo（V）輔助因子或可溶性過(guò)渡金屬絡(luò)合物催化的生物或有機(jī)金屬N₂固定中，N₂以輕微放熱的方式與離子過(guò)渡金屬中心配位，并經(jīng)歷氫相關(guān)轉(zhuǎn)換，即通過(guò)連續(xù)或協(xié)同的質(zhì)子和電子傳輸步驟，N≡N鍵的還原與N-H鍵的形成同步進(jìn)行。

盡管這些系統(tǒng)在環(huán)境條件下運(yùn)行，但仍然消耗了大量能源。當(dāng)催化在傳統(tǒng)鐵基或釕基催化劑的擴(kuò)展金屬表面上進(jìn)行時(shí)，N₂吸附在由多個(gè)過(guò)渡金屬原子組成的活性中心（分別為Fe或Ru的C₇或B₅位點(diǎn)），并在放熱下分解為化學(xué)吸附氮原子，然后逐步加氫到NH₃。中間物種在鐵或釕金屬表面直接N₂分離和/或強(qiáng)烈吸附的相對(duì)較高的動(dòng)力學(xué)屏障使N₂+H₂在近環(huán)境條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)NH₃合成。使用H₂作為還原劑，創(chuàng)建一個(gè)具有適當(dāng)電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)環(huán)境的活性中心，以有效氫解N₂到NH₃，這將在打破和建立化學(xué)鍵合時(shí)協(xié)同能量輸入和輸出，從而使催化具有狹窄的能量跨度。

大連化物所陳萍研究員和丹麥技術(shù)大學(xué)Tejs Vegge在Nature Catalysis上發(fā)表最新進(jìn)展，Ternary ruthenium complex hydrides for ammonia synthesis via the associative mechanism，本文報(bào)道了兩種催化劑，三元釕復(fù)合氫化物Li₄RuH₆和Ba₂RuH₆，能夠有效促進(jìn)N₂和H₂在溫和條件下合成氨。

大連化物所陳萍Nature Catalysis，合成氨新突破！

圖1. Li₄RuH₆的性質(zhì)

Li₄RuH₆和Ba₂RuH₆催化劑，由富含電子和氫的[RuH₆]陰離子中心組成，其中氫在中心之間傳輸電子和質(zhì)子，Li/Ba陽(yáng)離子穩(wěn)定N_xH_y（x=0-2，y=0-3）中間體。因此釕復(fù)合氫化物在電子、成分和結(jié)構(gòu)性能以及氨合成的反應(yīng)機(jī)理方面與現(xiàn)有的非均相過(guò)渡金屬催化劑和均勻過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化劑截然不同。在溫和條件下表現(xiàn)出顯著的催化性能，優(yōu)于現(xiàn)有的常規(guī)非均質(zhì)催化劑。

在環(huán)境壓力下，CTI-TOFMS和電導(dǎo)率儀測(cè)量(傳統(tǒng)的氨檢測(cè)方法)給出了類(lèi)似的Ba₂RuH₆/ MgO催化系統(tǒng)的NH₃濃度，在398 K時(shí)為~ 70 ppm，在373 K時(shí)為~ 20ppm。CTI-TOFMS在348 K和323 K時(shí)分別檢測(cè)到恒定的氨濃度為~ 5ppm和~ 2ppm。

為了確定氨中氮的來(lái)源，作者還進(jìn)行了一系列同位素標(biāo)記控制實(shí)驗(yàn)，并采用¹H NMR進(jìn)行定量測(cè)量。在Ba₂RuH₆/MgO催化劑中加入¹⁵N₂-H₂或¹⁴N₂-H₂可以得到幾乎相同的氨生成速率，這為氨的形成提供了確鑿的證據(jù)。

大連化物所陳萍Nature Catalysis，合成氨新突破！

圖2. 催化劑的性能測(cè)試

作者使用DFT計(jì)算繪制了完整的反應(yīng)路徑，發(fā)現(xiàn)它非常復(fù)雜，涉及不少于13個(gè)中間狀態(tài)和多個(gè)吸附/解離和晶格氫傳輸過(guò)程。DFT計(jì)算表明，氮?dú)庠诒砻娴闹苯臃蛛x受到強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)抑制，因?yàn)長(zhǎng)i₄RuH₆中的釕缺乏電子，Ru-Ru距離（5.09 ?）比釕金屬中Ru-Ru（2.71 ?）長(zhǎng)得多，這不利于二氮的直接解離。此外，吸附的N₂的加氫既可以來(lái)自氣態(tài)氫，也可以來(lái)自晶格氫，晶格氫因其較低的動(dòng)力學(xué)能壘而更受歡迎。

此外，形成的每個(gè)N_xH_y物種以及每個(gè)步驟之間的過(guò)渡狀態(tài)都顯示與表面相鄰鋰陽(yáng)離子的強(qiáng)烈靜電相互作用，即鋰陽(yáng)離子穩(wěn)定N_xH_y物種，并幫助減少動(dòng)力學(xué)勢(shì)壘。還需要注意的是，預(yù)測(cè)的最穩(wěn)定的中間體是鋰穩(wěn)定的[RuH₅]-NH₂，這與DRIFT觀測(cè)到的結(jié)果一致。

大連化物所陳萍Nature Catalysis，合成氨新突破！

圖3. Li₄RuH₆表面N₂活化加氫機(jī)理研究

通過(guò)全面的實(shí)驗(yàn)和理論調(diào)查，作者證明，釕復(fù)合氫化物可以在溫和的條件下有效實(shí)現(xiàn)二氮到氨的催化氫解，在這些條件下，這些復(fù)合氫化物的所有成分，即富含電子的[RuH₆]^4-、Li/Ba陽(yáng)離子和氫，在催化過(guò)程中具有天然的協(xié)同作用。

這些發(fā)現(xiàn)為溫和條件氨合成的催化劑設(shè)計(jì)提供了見(jiàn)解，并可能彌合分子水平上異質(zhì)固氮和均勻固氮之間的差距。

作者簡(jiǎn)介

陳萍，博士，中科院大連化物所研究員，1991年畢業(yè)于廈門(mén)大學(xué)化學(xué)系，1997年獲廈門(mén)大學(xué)的博士學(xué)位。之后在新加坡國(guó)立大學(xué)工作，2008年回國(guó)加盟中科院大連化物所。她于2009年獲得中科院“百人”計(jì)劃支持，2011年獲“中國(guó)青年女科學(xué)家獎(jiǎng)”，獲2012年度“國(guó)家杰出青年科學(xué)基金”資助，2013 年享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼，2019年入選國(guó)家第四批“萬(wàn)人計(jì)劃”創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。

發(fā)表研究論文180余篇，引用11000余次，單篇引用過(guò)1000次論文2篇。受邀為Nature Reviews: Materials和CHEM 等撰寫(xiě)綜述及評(píng)述。擁有國(guó)際、國(guó)內(nèi)專(zhuān)利67項(xiàng)，已授權(quán)19項(xiàng)；在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上做大會(huì)和邀請(qǐng)報(bào)告70余次；組織國(guó)際會(huì)議10余次，擔(dān)任2011年美國(guó)材料學(xué)會(huì)春季大會(huì)主席，2019年金屬氫體系高登會(huì)議副主席；擔(dān)任IEA-Hydrogen 執(zhí)委會(huì)委員及中方代表、國(guó)際氫能聯(lián)合會(huì)國(guó)際顧問(wèn)、JEC副主編、ChemSusChem 國(guó)際顧問(wèn)、Sci. Rep.編委等。

主要研究方向：

1. 高容量?jī)?chǔ)氫材料

建立了金屬—氮—?dú)鋬?chǔ)氫材料體系，著重研發(fā)金屬氨基化合物+氫化物復(fù)合材料和金屬氨基硼烷等儲(chǔ)氫材料；提出了正氫+負(fù)氫作用機(jī)制并將其應(yīng)用于儲(chǔ)氫材料設(shè)計(jì)和研發(fā)；研究材料的構(gòu)效關(guān)系；通過(guò)組分調(diào)變改善材料吸放氫熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能。

2. 多相催化

將儲(chǔ)氫材料應(yīng)用于多相催化，設(shè)計(jì)合成新型催化劑材料。著重于氨的催化合成與分解及加氫/脫氫反應(yīng)。利用現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)和理論計(jì)算研究反應(yīng)機(jī)制，形成催化劑設(shè)計(jì)理念。

3. 新型無(wú)機(jī)化合物的合成及表征

制備新型無(wú)機(jī)三元和多元金屬氨基化合物、亞氨基化合物，氨基硼烷等；通過(guò)XRD，EXAFS，IR，Raman，NMR和DFT計(jì)算等進(jìn)行表征。

文獻(xiàn)信息

Wang, Q., Pan, J., Guo, J. et al. Ternary ruthenium complex hydrides for ammonia synthesis via the associative mechanism. Nat Catal 4, 959–967 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41929-021-00698-8

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/18/3ba726309b/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

大連化物所陳萍Nature Catalysis，合成氨新突破！

相關(guān)推薦

大連化物所陳萍Nature Catalysis，合成氨新突破！