顆粒在線訊：近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化與新材料研究中心研究員王曉東團(tuán)隊與美國北卡羅來納州立大學(xué)研究團(tuán)隊在化學(xué)鏈氨氧化制一氧化氮方面取得進(jìn)展，提出了基于化學(xué)鏈技術(shù)的氨氧化制一氧化氮新過程。

　　硝酸是全球十大大宗化學(xué)品之一，年均消耗量超一億噸，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)肥料、尼龍，染料以及爆炸物等。自二十世紀(jì)早期，以鉑族金屬合金為催化劑，選擇氧化氨氣制一氧化氮的奧斯特瓦爾德過程（Ostwald Process）被認(rèn)為是制硝酸的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。然而，該過程反應(yīng)溫度高（800-950℃），催化劑流失嚴(yán)重，而且是溫室氣體N2O的最大工業(yè)排放源（1.25億噸二氧化碳當(dāng)量/年）。因此，開發(fā)低成本高效催化劑以及綠色氨氧化過程受到廣泛關(guān)注。

　　該工作中，研究團(tuán)隊以非貴金屬V2O5為催化劑，在相對溫和條件下（650℃）氨氧化制一氧化氮，該過程表現(xiàn)出優(yōu)異的氨選擇氧化性能。與傳統(tǒng)奧斯特瓦爾德過程相比，基于化學(xué)鏈技術(shù)的氨氧化過程具有以下優(yōu)勢：化學(xué)鏈氨氧化分為還原氧化兩步（NH3(g) + MOox → MOred + NO(g) +1.5H2O(g)；MOred + O2(g) → MOox），有利于精準(zhǔn)調(diào)控NH3的停留時間、氧化物催化劑的還原程度以及催化劑表面活性物種NHx與晶格氧的比例；被還原的催化劑可氧化再生，有利于抑制催化劑失活；利用晶格氧而非非選擇性的氣相氧有利于抑制N2O生成；傳統(tǒng)氨氧化過程以空氣為氧化劑，氣體產(chǎn)物中含大量惰性氣體N2（約占總氣流3/4），化學(xué)鏈氨氧化以金屬氧化物催化劑的晶格氧為氧化劑，排除氣流中的N2，可實現(xiàn)NH3氧化過程強化。

　　此外，研究還發(fā)現(xiàn)了V2O5化學(xué)鏈氨氧化遵循時空分離的Mars-van Krevelen機(jī)制：V=O為NH3氧化活性中心，還原過程中活化NH3，并與其反應(yīng)生成NO，V=O斷裂，氧化過程V=O再生，從而消除NH3和O2在同一活性位點上的競爭吸附，V=O和二配位的氧（V-O-V）均參與了NH3氧化過程中H的轉(zhuǎn)移。該過程優(yōu)異的NH3氧化性能源自于較低的N-H鍵斷裂，NO生成以及V=O鍵再生能壘。該工作為利用化學(xué)鏈技術(shù)清潔高效生產(chǎn)基礎(chǔ)化學(xué)品提供了重要的理論依據(jù)和全新的策略。

　　相關(guān)研究成果以Selective Catalytic Oxidation of Ammonia to Nitric Oxide via Chemical Looping為題，于近日發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”等項目的資助。 

大連化物所提出基于化學(xué)鏈氨氧化制一氧化氮新過程