ثبت رکوردی جدید از تولید آمونیاک با کاتالیزور کبالت

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ آمونیاک (NH ۳) یکی از مواد شیمیایی پرتقاضا در جهان است و در سال ۲۰۲۰ تولید آن به بیش از ۱۸۷ میلیون تن رسیده است. حدود ۸۵ ٪ از آمونیاک تولید شده برای تولید کود‌های نیتروژن‌دار استفاده می‌شود و بقیه آن نیز برای پالایش نفت و تولید طیف گسترده‌ای از مواد شیمیایی دیگر و ایجاد الیاف مصنوعی مانند نایلون استفاده می‌شود. با این حال، همه این‌ها با هزینه انرژی بالایی حاصل می‌شود.
در حال حاضر، بیشتر آمونیاک با استفاده از فرآیند معمولی هابر-بوته تولید می‌شود، که نیاز به ترکیب نیتروژن و هیدروژن در دما‌های بالا (۴۰۰-۴۵۰ درجه سانتیگراد) و فشار‌ها (۲۰۰ اتمسفر) دارد. در نتیجه، دانشمندان به طور فعال به دنبال کاتالیزور‌هایی هستند که می‌توانند نیاز‌های انرژی برای تولید آمونیاک را کاهش داده و سنتز را پایدارتر کنند.
روتنیم (RU) به دلیل توانایی استثنایی در جذب نیتروژن در دمای پایین، کاندیدای اصلی در این زمینه بوده است. با این حال، هزینه بالای آن مانع از پذیرش گسترده روتنیم در سنتز آمونیاک در مقیاس بزرگ شده است. در حالی که کبالت (CO) به عنوان یک جایگزین مقرون به صرفه‌تر در نظر گرفته شده است، دستیابی به همان میزان فعالیت کاتالیزوری روتنیم در دما‌های پایین‌تر دشوار بوده است.
بنا بر اعلام پایگاه خبری فناوری نانو ایران، برای تقویت فعالیت کاتالیزوری کبالت، محققان در انستیتوی فناوری توکیو، ماده‌ای پشتیبان از نانوذرات کبالت را توسعه داده است. این ماده، یک الکترید اکسی هیدرید حاوی باریم به نام BAAL ۲ O ۴-XHY است که فعالیت کاتالیزوری کبالت را به سطح قابل مقایسه با کاتالیزور‌های RU در دما‌های پایین می‌رساند و از یون‌ها و الکترون‌ها از گزند هوا و رطوبت محافظت می‌کند.
محقق ارشد این طرح گفت: ما تلاش کردیم تا یک الکترید اکسی‌هیدرید حاوی باریم، BA ۲ AL ۲ O ۴-XHY تولید کنیم تا از آن برای به دست آوردن یک کاتالیزور بسیار مؤثر و شیمیایی با دوام استفاده کنیم. این یک رویکرد جدید برای طراحی مواد معدنی جدید و ایجاد کاربردی در زمینه‌های دیگر است.
کاتالیزور CO/BAAL ۲ O ۴-XHY با ثبات شیمیایی خوب، فعالیت کاتالیزوری افزایش یافته و قابلیت استفاده مجدد بالا، نوید یک کاتالیست مناسب برای سنتز آمونیاک در دما‌های پایین می‌دهد.