合成氨用上錳系催化劑

近日，中國科學院大連化學物理研究所復合氫化物材料化學研究組科研團隊在錳基催化劑合成氨研究方面取得新進展。這一研究成果或可為“激活”前過渡金屬的合成氨催化行為提供行之有效的催化劑設計策略。

　　過渡金屬上氨的合成是多相催化領域的重要研究課題。釕（Ru）和鐵（Fe）因具有較為適中的氮（N）吸附能，表現(xiàn)出優(yōu)異的合成氨催化性能，被應用于工業(yè)合成氨過程中。而釩（V）、鉻（Cr）、錳（Mn）等前過渡金屬由于對N物種吸附較強，在合成氨反應氣氛中易形成穩(wěn)定的氮化物相，阻礙了后續(xù)加氫步驟，展示出較差的合成氨活性，長期以來并未引起研究人員的廣泛關注。

　　針對這一問題，該研究團隊在前期工作基礎上，選取Mn金屬為代表，系統(tǒng)研究了堿（土）金屬氫化物對Mn金屬合成氨催化作用的影響。實驗結果表明，堿（土）金屬氫化物的加入可使Mn的合成氨催化活性提高1～3個數(shù)量級。此外，研究結果也顯示了堿（土）金屬氫化物對Mn的促進效應順序與常規(guī)堿（土）金屬氧化物電子助劑明顯不同。

　　熱力學分析及表征結果揭示了合成氨反應條件下，堿（土）金屬氫化物與亞氨基化合物之間的物相轉變，以及其與氮化錳之間的相互作用是其促進效應的本質原因。科研人員通過對Mn-LiH催化體系的構效關系進行深入研究發(fā)現(xiàn)，催化劑的活性相及其動力學行為（表觀活化能、速控步驟等）強烈依賴于溫度、空速等反應條件，這是區(qū)別于常規(guī)合成氨催化劑的又一特征。