Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Диоксид титана обладает фотокаталитическими свойствами, которые позволяют ему реагировать с азотом с помощью углерода. Предоставлено: Rob Felt, Georgia Tech
Диоксид титана обладает фотокаталитическими свойствами, которые позволяют ему реагировать с азотом с помощью углерода. Предоставлено: Rob Felt, Georgia Tech

Производство удобрений с использованием солнечного света и воздуха

Новости, обзоры, события

Опубликовано: 08.08.2020

Обновлено: 08.08.2020

 712

Решение 75-летней загадки из области взаимодействия материалов может позволить фермерам в разных странах производить свои собственные удобрения, когда им это необходимо, используя солнечный свет и азот из воздуха

Благодаря специализированному источнику рентгеновских лучей, находящегося в Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли, исследователи из Технологического института Джорджии подтвердили существование давно предполагаемой взаимосвязи между азотом и диоксидом титана TiO₂ - распространенным фотоактивным материалом. Они посчитали, что в достигнутой каталитической реакции принимали участие атомы углерода, которые присутствовали на диоксиде титана в виде загрязнителей.

Если реакция с получением азота будет расширена, то это обеспечит чистое производство удобрений в масштабах целого фермерского хозяйства, что снизит его зависимость от необходимости приобретать продукцию у капиталоемких централизованных производственных предприятий, использующих дорогостоящие системы ее распределения.

В настоящее время большая часть мировых удобрений производится с использованием аммиака, получаемого, благодаря процессу Габера-Боша, для которого требуется большое количество природного газа.

Исследование, опубликованное в журнале American Chemical Society, https://doi.org/10.1021/jacs.8b08464, началось более пяти лет назад. Поводом послужил вопрос, который прозвучал еще в 1941 году, когда индийский ученый-почвовед сообщил о росте количества аммиака, испускаемого компостом под воздействием света. Он предположил, что причиной данного явления может быть фотокаталитическая реакция с участием минералов в компосте.

Другие исследователи также сообщали о получении азота при производстве титана и аммиака, но экспериментальное подтверждение озвученных результатов в дальнейшем не происходило.

Для исследования поверхности диоксида титана ученые использовали специальное лабораторное оборудование, которое позволило применить рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию в то время, когда азот, вода и кислород взаимодействовали с поверхностями, находящимися под давлением, близким к атмосферному, в темноте и на свету.

Сначала исследователи фотохимическую фиксацию азота не наблюдали, но по мере продолжения эксперимента, когда свет направлялся на поверхность минералов, им удалось стать свидетелями уникального взаимодействия между азотом и диоксидом титана.

Чем объясняется первоначальное отсутствие результатов? Исследователи считают, что загрязнение поверхности углеродом, вероятно, является ключевым моментом протекания этой реакции. Углеводород является необходимой частью каталитического процесса восстановления азота на диоксиде титана.

«Перед испытанием образцы проходили очистку от почти всех следов углерода с их поверхности, однако во время экспериментов углерод из различных источников (газов и вакуумной камеры) в некотором количестве попадал обратно на образец». «То, что удалось наблюдать, могло возникнуть, только если в образце могла находиться определенная степень углерода».

Гипотеза о загрязнении углеводородами объясняет, почему более ранние исследования давали противоречивые результаты. Углерод всегда присутствует в некотором количестве на диоксиде титана, но правильное его количество и тип может оказаться ключом к тому, чтобы гипотетическая реакция сработала.

«Думается, что это объясняет удивительные результаты, о которых ранее сообщалось в различной литературе, и есть надежда, что это даст представление о том, как создавать новые катализаторы, используя решение этой 75-летней загадки». «Часто лучшими катализаторами являются чистые материалы, реакция с которыми протекает в чистом помещении. Здесь всё как раз наоборот - эта реакция нуждается в дополнительных примесях».

Хотя количество аммиака, образующегося в результате реакции, в настоящее время является низким, исследователи считают, что с улучшением процесса станет возможным производство удобрений на месте.

 

Источник: Georgia Institute of Technology

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Ученые представили термоэлектрохимические ячейки из углеродных тканей - более доступного и дешевого материала. НИТУ «МИСиС»

Сбор отработанного тепла электрохимической ячейкой из углеродной ткани

Обновлено: 24.02.2021
 468
YouTube

Портативный кондиционер для ощущения постоянной прохлады

Обновлено: 13.09.2020
 1063
Фото: © Greenpeace

Только небольшая часть пластика в США перерабатывается

Обновлено: 17.11.2020
 856

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Вентиляция и кондиционирование28
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Альтернативная энергия57
    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Оборудование и материалы85

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.