Nitrogenfiksering under omgivende forhold
Den oxo-broforbundne uranforbindelse fanger dinitrogen og omdanner dinitrogen og kulilte til cyanamid. Kredit:Marta Falcone/Marinella Mazzanti/EPFL
Rigelig i atmosfæren, kvælstof bruges sjældent til industriel produktion af kemikalier. Den vigtigste proces ved anvendelse af nitrogen er syntesen af ammoniak, der anvendes til fremstilling af landbrugsgødning.
Brug af nitrogen som råmateriale ("råvare") til industriel brug opnås ved en reaktion kendt som nitrogenfiksering. I denne reaktion, molekylært nitrogen (eller dinitrogen-N 2 ) er opdelt i to nitrogenatomer, der kan forbindes med andre grundstoffer som brint eller kulstof, gør det muligt for nitrogen at blive lagret som ammoniak eller omdannes direkte til højere værdiforbindelser.
Men ammoniak er ikke let at lave på industrielt plan; hovedprocessen, kaldet Haber-Bosch, bruger en jernbaseret katalysator ved temperaturer omkring 450 grader C og tryk på 300 bar - næsten 300 gange trykket ved havoverfladen. For at gøre processen mere omkostningseffektiv, kemikere har fokuseret på udviklingen af nye systemer, der kan omdanne nitrogen til nyttige forbindelser ved hjælp af milde lavenergiforhold.
I 2017 laboratoriet hos Marinella Mazzanti ved EPFL var i stand til at omdanne molekylært nitrogen til ammoniak under omgivende forhold ved at syntetisere en forbindelse indeholdende to uran(III)-ioner og tre kaliumcentre holdt sammen af en nitridgruppe.
Nu, gruppen, i samarbejde med andre EPFL-grupper, har vist, at de ved at erstatte nitridbroen i uransystemet med en oxobro stadig kan binde dinitrogen. Ud over, det bundne dinitrogen kan let spaltes under omgivende forhold af kulilte til fremstilling af cyanamid, en forbindelse, der er meget udbredt i landbruget, lægemidler, og forskellige organiske forbindelser.
Reaktiviteten af det oxo-broforbundne dinitrogenkompleks var bemærkelsesværdigt anderledes sammenlignet med det tidligere nitridkompleks og de få andre nitrogenkomplekser kendt på området. Beregningsmæssige undersøgelser gjorde det muligt for forskerne at relatere disse forskelle i reaktivitet til bindingen i uran-oxo/-nitrid-broen.
"Disse resultater giver vigtig indsigt i forholdet mellem struktur og reaktivitet, der bør strække sig til nitrid- og oxidmaterialer, " siger Marinella Mazzanti. "Desuden, Implementeringen af disse forbindelser i katalytiske systemer kan i sidste ende føre til lavere omkostninger til adgang til gødning."
Varme artikler
-
Hvordan kan man vide, om et element er en isotop?En isotop er et element, der har en anden mængde neutroner end dets normale atommasse. Nogle isotoper kan være relativt ustabile, og dermed kan de afgive stråling, når atomet nedbrydes. Neutroner er p -
Perovskite solceller:Perfektion kræves ikkeForenklet tværsnit af en perovskit solcelle:perovskitlaget dækker ikke hele overfladen, men udviser i stedet huller. Forskerne kunne vise, at der opbygges et beskyttende lag, som forhindrer kortslutni -
Sådan bortskaffes brintperoxidDu har sandsynligvis mindst en flaske brintperoxid i et skab. Dette alsidige kemikalie kan fungere som et mildt antiseptisk middel mod forbrændinger eller skæring. Det er også et kraftfuldt rengørings -
Hurtigere og billigere ethanol-til-jet-brændstof i horisontenRobert Dagle har et hætteglas med brændstof skabt fra biomassekonvertering. Kredit:Andrea Starr |Pacific Northwest National Laboratory En patenteret proces til omdannelse af alkohol, der stammer f
- Hvordan vi byggede et værktøj, der opdager styrken ved islamofobisk hadefuld tale på Twitter
- Blande moderne materialer? NIST matematik app hjælper dig med at administrere din mashup
- En ny pipeline til opdagelse af anomalier til astronomiske opdagelses- og anbefalingssystemer
- Historiske tanke
- Hvad er den største primære producent i det marine økosystem?
- Det haster med at tage fat på langsigtede sundhedseffekter af ekstremt vejr