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混合催化剂在农业(生产氮肥)中的应用!
来源: 时间:2023-10-23 16:04:41 浏览:1607次

第一作者:Yuting Luo

通讯作者:Edward H. Sargent院士、Jennifer B. Dunn教授

通讯单位:加拿大多伦多大学、美国西北大学

DOI:10.1038/s41929-023-01020-4



研究背景



在合成氮肥过程中,需要耗费大量能源和排放CO2,并产生含硝酸盐的径流。为减少CO2排放,降低碳化工业的排放量成为首要任务,其中充分利用可再生电力来驱动化学过程是巨大的机遇。基于此,加拿大多伦多大学Edward H. Sargent院士和美国西北大学Jennifer B. Dunn教授等人报道了利用电气化合成法生产肥料尿素既能脱氮废水,又能实现低碳尿素生产。该工艺包括使用Zn和Cu混合催化剂转化CO2和废氮,可减少水处理设施的碳足迹并提供潜在的收入来源,从而使其受益。



文章要点



1、本研究报道了一种使用混合催化剂提高尿素选择性的策略:两类位点通过中继催化机制,独立稳定尿素形成所需的关键中间体*CO2NO2和*COOHNH2

2、在废水中硝酸盐浓度为1000 ppm NO3[N]的情况下,Zn/Cu催化剂实现了75%的法拉第效率(FE),尿素产率为16  μmol h−1 cm−2

3、此外,在电化学路线中,每公斤尿素的温室气体排放量为0.28 千克CO2当量,而当前路线的温室气体排放量为每公斤1.8 千克 CO2当量。



图文展示



图1.氮循环及其能量学

图2.单组分和混合催化剂的筛选

图3. Zn/Cu混合催化剂对C-N偶联的转向选择性

图4.机理研究

图5.合成尿素的3D混合催化剂

图6.生命周期评估

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全部 3小时前 四川
文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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