[发明专利]用于形成氨和固体碳产物的方法和系统

权利要求书

1.一种同时形成氨和固体碳产物的方法，其包括：

使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在预选温度和预选压力下、在催化剂的存在下反应，以形成夹带在包含水、氨和未反应的气体的尾气混合物中的固体碳，所述至少一种还原剂选自由氢气和含氢的还原剂组成的组中；

从所述尾气混合物中分离所述夹带的固体碳；

从所述尾气混合物中回收水；以及

从所述尾气混合物中回收氨。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使主要包含二氧化碳的碳氧化物与所述氮气和所述至少一种还原剂在所述催化剂的存在下反应。

3.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使主要包含一氧化碳的碳氧化物与所述氮气和所述至少一种还原剂在所述催化剂的存在下反应。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使包含二氧化碳和一氧化碳的碳氧化物与所述氮气和所述至少一种还原剂在所述催化剂的存在下反应。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述至少一种碳氧化物、所述氮气和包含氢气的还原剂在所述催化剂的存在下反应。

6.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述至少一种碳氧化物、所述氮气和包含碳氢化合物的还原剂在所述催化剂的存在下反应。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述至少一种碳氧化物、所述氮气和包含甲烷的还原剂在所述催化剂的存在下反应。

8.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使合成气体在所述催化剂的存在下反应。

9.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述至少一种碳氧化物、所述氮气和所述至少一种还原剂在包含铁的催化剂的存在下反应。

10.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述至少一种碳氧化物、所述氮气和所述至少一种还原剂在包含多个纳米颗粒的催化剂的存在下反应，其中每个纳米颗粒负载在碳纳米纤维上。

11.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述至少一种碳氧化物、所述氮气和所述至少一种还原剂在催化剂的存在下、在400℃与1,000℃之间的温度下反应。

12.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物、氮气和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括形成多个碳纳米管。

13.根据权利要求12所述的方法，其中形成多个碳纳米管包括形成所述多个碳纳米管以具有使所述多个碳纳米管的表面官能化的氮的部分和胺基部分。

14.根据权利要求1所述的方法，其中从所述尾气混合物中回收氨包括：

将所述尾气混合物暴露于含水液体；

使所述氨的至少一部分吸收在所述含水液体中；以及

将所述尾气混合物与所述含水液体分离。

15.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一种碳氧化物和至少一种还原剂在催化剂的存在下反应包括形成呈蒸汽形式的水，所述方法还包括：

冷凝所述蒸汽的至少一部分以形成液态水；

使所述氨的至少一部分吸收在所述液态水中；以及

从所述液态水中分离所吸收的氨。

16.根据权利要求1所述的方法，其还包括形成包含所述至少一种碳氧化物、所述氮气和所述至少一种还原剂的反应气体混合物，其中所述至少一种碳氧化物与所述氮气的摩尔比在10:1至1:10的范围内。