Одностадийный синтез мочевины может привести к "зелёному" действию удобрения

Учёные Хунаньского университета (Китай) предложили собственный вариант создания мочевины при комнатной температуре и давлении путём преобразования газообразного азота и диоксида углерода. Метод основан на особом катализаторе, состоящем из наночастиц сплава палладия (Pd) и меди (Cu), нанесённых на нано листы из диоксида титана (TiO2). Азот и диоксид углерода подаются в камеру проточного реактора, содержащую катод из углеродной бумаги с катализатором и анодом на основе никеля (Ni). Электроды, разделённые мембраной, расположены в камере, заполненной водным бикарбонатным электролитом. Абсорбция подаваемых азота и углекислого газа приводит к образованию карбамида. По словам автора работы Шуанъгуинь Ванга , поверхность катализатора способствует преобразованию углекислого газа в монооксид углерода, который затем реагирует с азотом и генерирует нескольк промежуточных частиц. Последующее взаимодействие между монооксидом углерода и этими частицами приводит к гидрированию азота и созданию углеродно-азотных связей, то есть к образованию карбамида. 

Нано листы из диоксида титана также играют ключевую роль в синтезе карбамида, поскольку помогают стабилизировать промежуточные частицы. На текущий момент эффективность всей реакции, т.е. отношение затрат электроэнергии на получаемый карбамид, составляет всего 9%. Тем не менее исследователи считают, что повышение концентрации электролита и скорости потока могут повысить эффективность системы. 

Перспективы подобного открытия оценил американский коллега Ванга, профессор Делавэрского университета Фэн Цзяо. По его мнению возможность производства карбамида непосредственно в проточном электрохимическом реакторе открывает широкие перспективы создания удобрений в небольших масштабах, снижая необходимость в дорогостоящем и энергозатратном централизованном производстве на заводах. 

В будущем Ван и его команда планируют разработать новую систему электродов с ещё более эффективными электрокатализаторами, а также надеются построить более масштабный прототип, сообщает Chemical & Engineering News.

Фото: Проточная ячейка электрохимического реактора для производства мочевины состоит из держателей электродов (1, 2, 5 и 8); анод на основе никеля (3); разделительная мембрана (4); катод из копировальной бумаги с электрокатализатором (6); и титановую расходную пластину (7), через которую прокачиваются азот и диоксид углерода.

Агротрейд Клуб - оперативная отраслевая информация для Вашего бизнеса!