[發(fā)明專利]一種高效的有機(jī)電化學(xué)合成氨反應(yīng)體系及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010432851.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111690944B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁良鑫;任詩雨;王海輝;陳高鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B1/27
• 分類號(hào): C25B1/27;C25B9/77;C25B11/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

1.一種高效的有機(jī)電化學(xué)合成氨反應(yīng)體系在游離氮合成氨反應(yīng)中的應(yīng)用，其特征在于，

所述高效的有機(jī)電化學(xué)合成氨反應(yīng)體系采用的電解液為溶有0.2mol/L高氯酸鋰的四氫呋喃和無水乙醇的混合溶液，配合Fe₃O₄電極進(jìn)行電化學(xué)合成氨；所述四氫呋喃和無水乙醇的體積比為199：1，所述四氫呋喃和無水乙醇的總體積為100 mL；

所述電解液的配制具體包括以下步驟：

（1）首先稱量高氯酸鋰和分子篩，然后加入無水乙醇和四氫呋喃100mL混合均勻，得到混合液；在所述混合液中，高氯酸鋰的濃度為0.2mol/L，無水乙醇的濃度為0.5wt%，分子篩的含量為10wt%；所述分子篩為4A，3-5 mm,用作干燥劑；

（2）靜置處理30 min后得到可用于有機(jī)電化學(xué)合成氨反應(yīng)體系的有機(jī)電解液；

所述Fe₃O₄電極的制備方法具體包括以下步驟：

（1）稱取0.012 mol/L六水合氯化鐵、0.066 mol/L氯化鈉和30mL去離子水混合均勻，得到混合溶液；

（2）將碳布浸泡在上述混合溶液中，移入50 mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓水熱反應(yīng)釜中，在120 ℃溫度反應(yīng)12 h后，待反應(yīng)釜降至室溫取出碳布，此時(shí)在碳布表面形成了一層黃色薄膜；

（3）使用去離子水反復(fù)沖洗上述得到的碳布，并在真空干燥器中干燥12小時(shí)，在600 ℃下退火處理10小時(shí)，升溫速率為5 ℃ min^-1，過程保持流速為20 mL min^-1的H₂/Ar氣流，退火程序結(jié)束后，黃色薄膜轉(zhuǎn)化為紅黑色薄膜，制得Fe₃O₄電極；所述H₂/Ar氣流中H₂為8 wt%；

將所述電解液和所述Fe₃O₄電極組裝入電解池，電解池的結(jié)構(gòu)組成為：整體為back-to-back型聚四氟乙烯雙槽電解池，單室容量為20 mL，采用16 μm厚的PE隔膜分割兩槽；電極采用三電極結(jié)構(gòu)，陽極室采用Pt片電極作為陽極，陰極室采用Fe₃O₄電極作為陰極，參比電極采用Ag/Ag⁺電極，即為電解液配合Fe₃O₄電極的有機(jī)電化學(xué)合成氨反應(yīng)體系；

所述游離氮合成氨反應(yīng)時(shí)，陰極室通入氣氛為高純氮?dú)猓魉贋? mL min^-1，F(xiàn)e₃O₄電極的電壓為-7.5V vs.Ag/Ag⁺。