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

      • 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

 932

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:

Фото: Прототип плазменного реактивного двигателя может удерживать на весу над кварцевой трубкой диаметром 24 миллиметра стальной шарик весом 1 килограмм. https://doi.org/10.1063/5.0005814.1

Плазменный реактивный двигатель для движения в атмосфере

Обновлено: 07.05.2020
 2214
Фото: Сравнение инфракрасного излучения радиаторов охлаждения электронных устройств с покрытием из MOF и без. Предоставлено: CHENXI WANG

Металлорганические каркасы для охлаждения электроники

Обновлено: 10.02.2021
 1221
Доцент Дуонг Хай-Минь (в центре) и его команда из NUS Mechanical Engineering разработали методику преобразования волокон листьев ананаса в сверхлегкие биоразлагаемые аэрогели. Предоставлено: NUS

Аэрогель из ананаса для снижения пищевых отходов и очистки сточных вод

Обновлено: 18.09.2020
 1025

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Сравнение систем отопления

    Системы отопления для частного дома: сравнение теплого пола и радиаторов, преимущества комбинированного подхода

    Обновлено: 13.11.2024  227
    Центробежные одноступенчатые насосы для сточных вод JETEX KНF/KVF

    Центробежные насосы для сточных вод JETEX - обзор

    Обновлено: 30.01.2024  1805
    Горизонтальный резервуар

    Важные критерии при заказе изготовления горизонтальных резервуаров

    Обновлено: 29.11.2023  1433

    Популярные категории

    • Альтернативная энергия57
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Ядерная энергетика6
    • Водоснабжение и водоотведение23
    • Системы отопления и охлаждения56

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2024 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

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