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氨合成催化剂Fe催化剂表面合成氨机理的确认

时间:2018-05-25 作者:泰丰环保科技 点击: 89 次

因为N-N三键的存在,因此N2分子的活化容易被认为是合成氨反应的关键步骤。然而,氮分子是如何吸附的?解离成N原子还是以分子吸附态形式与H进行反应?这些基元反应过程都利用表面科学手段进行了一一解答。

回答这个问题,就需要我们物理化学中动力学基础知识(见 合成氨动力学计算)。利用稳态近似(N原子表面浓度不随时间变化),以及原子N物种与H形成NH3,可以预测表面氮浓度与反应H2分压呈负相关。Ertl等人通过实验发现,在310℃,150TorrN2的反应条件下,Fe(111)表面的原子氮浓度随着反应中H2的分压的提高而降低(图4,以及插图),这是一个十分重要的数据,直接佐证了N2是以解离氮原子的形式与H发生反应的。而且,当H2分压是N2的三倍时,Fe表面N原子浓度很低,这说明在反应条件下,N在表面的解离是整个合成氨反应的速率控制步骤。