光催化固氮合成氨實(shí)驗(yàn)裝置

光解水固氮反應(yīng)多采用納氏試劑顯色法進(jìn)行檢測(cè)，也可以根據(jù)產(chǎn)物濃度差異選擇氣相色譜檢測(cè)或者離子色譜檢測(cè)；推薦熒光分析法，實(shí)驗(yàn)在封閉循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)物濃度，全自動(dòng)測(cè)算產(chǎn)量和產(chǎn)率。
      

光催化固氮合成氨實(shí)驗(yàn)裝置-技術(shù)參數(shù)： 
1、實(shí)驗(yàn)溶液：   30ml-80ml
2、密封方式：   卡環(huán)法蘭
3、密封圈材質(zhì)： 石墨復(fù)合材料
4、反應(yīng)器材質(zhì)： 316L不銹鋼
5、內(nèi)襯材質(zhì)：   聚四氟乙烯
6、光照部件：   藍(lán)寶石
7、照射方式：   側(cè)照
8、恒溫方式：   恒溫槽（內(nèi)部探溫）
9、壓力：   10MPa
10、連接色譜：   3mm卡套直通
11、電極配置：   鉑電極夾、鉑電極、飽和甘汞電極
12、光電配件：   有
13、洗脫功能：   有
14、氣體進(jìn)取樣： 有
15、液體進(jìn)取樣： 有
16、真空泵：     有
17、進(jìn)取樣系統(tǒng)   有

光催化固氮合成氨實(shí)驗(yàn)裝置-相關(guān)知識(shí)
 

N2光催化轉(zhuǎn)化

N2分子由于氮氮三鍵相對(duì)穩(wěn)定難以解離，表現(xiàn)為化學(xué)反應(yīng)惰性，且其質(zhì)子親和能力很差，使得電子傳輸和Lewis酸堿反應(yīng)受阻。此外，N2分子占據(jù)軌道(HOMO)和占據(jù)軌道(LUMO)之間存在較大的能隙(10.82eV)，也引起氮?dú)夥磻?yīng)困難。圖1展示了在半導(dǎo)體光催化的作用下，N2分子被光催化材料捕獲進(jìn)而被還原實(shí)現(xiàn)N2→NH3的轉(zhuǎn)化。

光催化固氮的分類

 各種半導(dǎo)體光催化固氮體系概述圖

五種N2的光催化轉(zhuǎn)化路徑

催化劑分為金屬氧化物、金屬硫化物、氧鹵化鉍、碳系化合物和其他化合物等幾類，各類半導(dǎo)體光催化劑以及光催化固氮合成氨的五種典型的反應(yīng)路徑。
       幾類半導(dǎo)體光催化體系固氮機(jī)理

 TiO2 表面固氮并還原成氨的反應(yīng)機(jī)理

硫系金屬納米體系固氮并還原成氨的反應(yīng)機(jī)理

Bi-系納米體系固氮并還原成氨的反應(yīng)機(jī)理

Metal-free碳系化合物催化固氮機(jī)理圖