[发明专利]一种高效的有机电化学合成氨反应体系及其应用

权利要求书

1.一种高效的有机电化学合成氨反应体系在游离氮合成氨反应中的应用，其特征在于，

所述高效的有机电化学合成氨反应体系采用的电解液为溶有0.2mol/L高氯酸锂的四氢呋喃和无水乙醇的混合溶液，配合Fe₃O₄电极进行电化学合成氨；所述四氢呋喃和无水乙醇的体积比为199：1，所述四氢呋喃和无水乙醇的总体积为100 mL；

所述电解液的配制具体包括以下步骤：

（1）首先称量高氯酸锂和分子筛，然后加入无水乙醇和四氢呋喃100mL混合均匀，得到混合液；在所述混合液中，高氯酸锂的浓度为0.2mol/L，无水乙醇的浓度为0.5wt%，分子筛的含量为10wt%；所述分子筛为4A，3-5 mm,用作干燥剂；

（2）静置处理30 min后得到可用于有机电化学合成氨反应体系的有机电解液；

所述Fe₃O₄电极的制备方法具体包括以下步骤：

（1）称取0.012 mol/L六水合氯化铁、0.066 mol/L氯化钠和30mL去离子水混合均匀，得到混合溶液；

（2）将碳布浸泡在上述混合溶液中，移入50 mL聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜中，在120 ℃温度反应12 h后，待反应釜降至室温取出碳布，此时在碳布表面形成了一层黄色薄膜；

（3）使用去离子水反复冲洗上述得到的碳布，并在真空干燥器中干燥12小时，在600 ℃下退火处理10小时，升温速率为5 ℃ min^-1，过程保持流速为20 mL min^-1的H₂/Ar气流，退火程序结束后，黄色薄膜转化为红黑色薄膜，制得Fe₃O₄电极；所述H₂/Ar气流中H₂为8 wt%；

将所述电解液和所述Fe₃O₄电极组装入电解池，电解池的结构组成为：整体为back-to-back型聚四氟乙烯双槽电解池，单室容量为20 mL，采用16 μm厚的PE隔膜分割两槽；电极采用三电极结构，阳极室采用Pt片电极作为阳极，阴极室采用Fe₃O₄电极作为阴极，参比电极采用Ag/Ag⁺电极，即为电解液配合Fe₃O₄电极的有机电化学合成氨反应体系；

所述游离氮合成氨反应时，阴极室通入气氛为高纯氮气，流速为8 mL min^-1，Fe₃O₄电极的电压为-7.5V vs.Ag/Ag⁺。