[发明专利]一种结构可控的电化学合成氨花状金催化剂及其制备方法

说明书

一种结构可控的电化学合成氨花状金催化剂及其制备方法，将氯金酸，阿拉伯树胶和KBr溶解于去离子水中，氯金酸的浓度控制在5‑40mM之间，阿拉伯树胶的浓度控制在0‑0.1g/mL之间，KBr的浓度控制在0‑0.1g/mL，该溶液标为A溶液；将抗坏血酸和阿拉伯树胶溶解于去离子水中，抗坏血酸的浓度控制在0.05‑0.2M之间，阿拉伯树胶的浓度控制在0‑0.1g/mL之间，该溶液标为B溶液；然后在超声状态下，将B溶液快速的注入到A溶液中，待反应5‑60s后，洗涤、离心、干燥，得到结构可控的花状金催化剂。本发明制备工艺简单，反应时间极短，在常温常压下，制得的材料具有优异的电化学合成氨性能。

(一)技术领域

本发明涉及一种结构可控的电化学合成氨花状金催化剂及其制备方法，该催化剂可用于电化学合成氨的研究。

(二)背景技术

氨对人类的生存和发展具有至关重要的作用，合成氨工业是化学工业的支柱产业，在化肥、染料、医药等其他化学工业的发展具有极其重要的作用。2017年，氨的生产量达到了1.5亿吨，而且每年人类的对氨的需求量在不断的增加。目前工业上制备氨主要是通过哈伯-博施法，该法是将氮气和氢气在高温高压催化剂的作用合成氨，因此，需要消耗大量的能源的和化石燃料来驱动该反应的进行。由于大量的化石燃料使用，造成了严重的环境污染的问题。因此，寻找绿色、可持续的合成氨技术是当前一个严峻的任务。目前被广泛用于可持续合成氨的方法包括：酶催化或模拟酶催化，光催化合成氨和电催化合成氨(J.G.Chen,R.M.Crooks,L.C.Seefeldt,K.L.Bren,R.M.Bullock,M.Y.Darensbourg,P.L.Holland,B.Hoffman,M.J.Janik,A.K.Jones,M.G.Kanatzidis,P.King,K.M.Lancaster,S.V.Lymar,P.Pfromm,W.F.Schneider,R.R.Schrock,Beyond fossilfuel-driven nitrogen transformations,Science 2018,360(6391):eaar6611)。酶催化存在的问题主要是催化剂制备复杂，而且容易失活，只能在温和的条件下进行。光催化会受到气候的影响，而且效率比较低，而电催化可以由电能来驱动，而且用水来提供氢的来源，在合成氨过程中，不存在污染的问题，而且消耗的能量比工业法低20％。