吴 烨，冯鸣谦，方 婧，刘 冬，张 睿，应遥瑶，徐 磊

(南京理工大学 能源与动力工程学院，江苏 南京 210094)

0 引 言

近年来，随着化石燃料的大量消耗和CO2等温室气体的大量排放，氨的无碳燃料属性越来越引起研究人员的重视[1-2]。低能耗高效率的合成氨技术的开发是实现氨燃料化利用的基础。

20世纪初提出的Haber-Bosch法仍是当下工业合成氨的工艺基础，但该方法反应条件苛刻，高温高压的反应工况导致热力学和动力学矛盾突出，因此探索新型“绿色”的合成氨技术一直是科研人员追求的目标[3]。

科技的进步为人们深入探索合成氨机理以及反应物和催化剂的物化性质提供了技术支持。Hoffman等[4]研究了植物固氮酶的固氮机理，发现固氮酶中的关键组分是Fe、Mo或V形成的硫簇。N2加氢生成的N2Hx可能是催化产NH4+过程的中间产物。研究发现，过低的黏附系数是N2在过渡金属表面解离速度慢的主要原因[5-7]，提高催化剂表面对N2的黏附系数是促进N2活化的有效途径。Vojvodic和Norskov等[8]理论研究结果合理地解释了过渡金属合成氨的“火山型”活性曲线，为合成氨催化剂的优化改善提供了思路。由光、电等外场力驱动的催化合成氨技术，从降低能耗的角度拓宽了合成氨工艺路线[9-10]。近年来，随着化学链技术的发展，将合成氨分解为吸氮和释氮2个或多个分步反应的化学链合成氨技术逐渐成为研究重点[11]。化学链合成氨过程中，各分步反应可以在不同反应器和反应工况下进行，能够逐一优化使整个反应体系达到最佳效果，有效缓解了反应热力学和动力学之间的矛盾。……