[發明專利]用于合成氨的Cu1.81

在審

• 申請號: 202010973601.6
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN113509944A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 韓尚秀;李昇勇;樸玹緖;金旼徹;南泫智;崔智炫
• 申請（專利權）人: 韓國科學技術研究院
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C25B1/27;C25B11/075;C01G3/12
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 李光輝;馬芬

本發明提供一種可用于合成氨(NH₃)的Cu_1.81S催化劑及使用其的氨的合成方法。根據本發明，可以提供一種可用于提高氨合成效率的Cu_1.81S硫化銅化合物催化劑，并可以提供一種為了氨合成而使用電化學氮還原反應，卻能夠降低發生相應氮還原反應所需要的極限電位(limiting potential，UL)的能級的硫化銅化合物催化劑以及使用其的氨的合成方法，并且可以提供一種在用于合成氨的氮還原反應中可以進行兩種不同路徑中任意一個路徑的硫化銅化合物催化劑以及基于其顯示更高的氮還原反應的活性的氨的合成方法。

技術領域

本發明涉及一種可用于合成氨的Cu_1.81S催化劑和使用其合成氨的方法。

背景技術

氨(NH₃)是用作肥料的原料，在糧食增產中起著重要作用，并且過去已 經進行了許多有關如何生產氨的研究。其中，最具代表性的方法是哈伯-博施 (Haber-Bosch)法，該方法成為能夠批量生產氨的起點。

但是，哈伯-博施法必須在高溫高壓條件下才能破壞氮分子(N₂)的三鍵， 除了需要大規模的設施和高昂的生產成本外，還具有在氨氣生產工藝中產生溫 室氣體，即二氧化碳的缺點。

因此，近來對通過電化學氮還原反應(Nitrogen Reduction Reactions，NRR) 的方法生成氨的方法也進行了許多研究，其中的研究之一為“仿生催化劑”的 開發，該仿生催化劑側重于固氮酶(Nitrogenase)的Fe-Mo-S輔因子機制，該 酶在生物體中通過固氮生成氨。

但是，這種仿生催化劑的Fe或Mo金屬原子優選具有兩個以上的氧化數， 因此具有難以將金屬原子數與S原子數之比設計為1以上的極限。

因此，仍然需要可通過設計更高的金屬原子數與S原子數之比來提高氨合 成效率的新型金屬硫化物催化劑。

發明內容

發明要解決的技術問題

因此，本發明的目的在于，提供可用于提高氨合成效率的硫化銅化合物催 化劑。

此外，本發明的再一目的在于，提供可以將Cu原子數與S原子數之比設 計為1以上的硫化銅化合物催化劑。

此外，本發明的另一目的在于，提供能夠降低用于合成氨的氮還原反應所 需的極限電位(UL)的能級的硫化銅化合物催化劑以及使用該催化劑的氨的合 成方法。

此外，本發明的還一目的在于，提供在用于合成氨的氮還原反應中可以進 行兩種不同路徑中任意一種路徑的硫化銅化合物催化劑以及可基于其顯示更高 的氮還原反應活性的氨的合成方法。

用于解決技術問題的手段

用于實現如上所述的本發明的目的且實現下文中所述的本發明的特征效果 的本發明的特征結構如下。

根據本發明一方面，提供一種硫化銅化合物催化劑，所述硫化銅化合物催 化劑的化學式為Cu_1.81S。

作為一例，提供一種所述硫化銅化合物催化劑，其中，所述硫化銅化合物 催化劑用于通過電化學氮還原反應(Nitrogen Reduction Reactions，NRR)合成 氨。

作為一例，提供一種硫化銅化合物催化劑，其中，所述硫化銅化合物催化 劑在其表面上具有由三個Cu原子形成的多個3重配位點(3-fold coordination site)。

作為一例，提供一種硫化銅化合物催化劑，其中，所述硫化銅化合物催化 劑具有四方(tetragonal)結構。