【48812】【光明日报】我科学家以空气和水为质料成功组成羟胺

  羟胺是一种重要的化工中间体，在医药、农药、纺织、电子等精细化工范畴具有广泛应用。近来，中国科学技能大学曾杰教授、耿志刚教授研讨团队另辟蹊径，规划出一种全新的、可继续的手法成功组成羟胺。他们通过等离子体放电的方法，先将空气和水高效转化为高纯度硝酸，再使用电催化进程将硝酸复原，在温文条件下高选择性组成出羟胺。该效果日前宣布在世界期刊《天然·可继续性》上。

  曾杰介绍，工业制羟胺通常以氨为质料，以氢气或二氧化硫为复原剂，其出产的悉数进程不只会耗费很多化石资源，还会排放很多二氧化碳，构成环境污染。此外，从氮气中获取制作羟胺的质料氨相同需求耗费很多动力。这还在于现在的工业组成氨多选用哈伯法，其需求在高温度高压力环境中进行，这将导致每年发生3亿吨碳排放，耗费全球约2%的动力。

  俗话说，“雷雨发庄稼”。曾杰解说，它的科学原理是雷电发生的局域高压环境会使空气中的氮气被氧化成氮氧化物，氮氧化物溶解在雨水中会构成硝酸盐，而硝酸盐可当作氮肥被庄稼吸收，终究促进庄稼成长。

  在这个天然现象的启发下，研讨人员凭借等离子体放电技能，以可再生电能为驱动力，成功在常温常压条件下将空气转化为氮氧化物，其间的二氧化氮是制备硝酸的首要的组成原材料。为进步硝酸的制备功率，研讨人员开宣布一种等离子体平行电弧放电设备。

  研讨人员发现，碱性液体吸收二氧化氮的功率高，但方针产品羟胺在碱性溶液中并不安稳，简略分化。而且，碱性溶液的金属盐也会对羟胺的别离纯化带来晦气影响。因而，研讨人员改用纯水作为二氧化氮的吸收剂，并规划出多级气体循环吸收塔设备，以此更高效地取得高纯度硝酸溶液。“咱们通过对等离子体放电设备和气体吸收设备的结构规划，完成了仅以空气和水为质料，连续出产浓度高达7.5克每升的硝酸溶液。”曾杰说。

  研讨人员在理论核算的指导下，开宣布可以按捺竞争性副产品的高选择性制羟胺催化剂——铋基催化剂。在常温常压下，铋基催化剂电催化硝酸复原制羟胺的产率到达200克每平方米每小时，羟胺在所有氮化物中的选择性高达95%。

  为进一步进步羟胺在溶液中的累积浓度，研讨人员对硝酸溶液进行了5小时的继续电解，终究得到含量高达2.5克每升的羟胺溶液。这验证了延伸电解时刻能进步羟胺的累积浓度，而且堆集的羟胺不会被再次复原发生氨。曾杰表明，这种高浓度羟胺溶液通过简略除杂和蒸腾结晶就可以得到固体高纯硫酸羟胺。

  中国科学院院士、北京大学教授席振峰表明，该研讨使用等离子体-电化学级联途径，成功地将环境中的空气和水转化为高的附加价值的羟胺，为化工行业供给了一种新的潜在的氮源转化途径。