氨合成催化劑及其催化反應機理研究進展

姚志燁

山西潞安煤基合成油有限公司 046100

一段時期以來，針對氨合成催化劑的研究取得了實質性的成果，尤其是對于不同類型氨合成催化劑催化反應機理的實踐應用，對于我國工業產業的發展有著極為關鍵的作用。就以合成氨鐵催化劑的有機成為來看，這一類型的合成氨催化劑主要是以鐵的氧化物作為催化母體，以還原催化劑的主要活性為整個化學反應過程的核心，同時，參雜了各類促進劑以及催化成分來加快制劑物質的反應速率。

一、淺析氨合成催化劑的研究狀況

1.氨合成催化劑的研究進展概述

經歷了近百年的鉆研以及相關產業的實踐研究，從當前的研究及實踐成果中可以看到，氨合成催化劑的研究進展極為可喜。其中，各領域對于氨合成鐵催化劑、氨合成釕催化劑的發展及其對氨合成催化反應機理有著不同的理解，究其原因在于，不同領域及環節所需的催化效果不盡相同，但無論如何，氨合成催化劑被廣泛應用與現代工業生產環節中，并為各行業企業生產帶來了極大的利潤。由于每個時代對于氨合成催化劑的應用效果有著不同的要求，因此，科研機構針對氨合成催化劑的研究仍在持續進行，挖掘符合當前工業產業發展特征的研究成果，以備實踐所用。

2.合成氨鐵催化劑

工業氨合成鐵催化劑的母體氧化物在化學計量上并非完全和四氧化三鐵如出一轍，一般采用鐵比來表征催化劑中鐵的價態狀況，其原因在于，鐵比對制得的催化劑活性有較大的影響，適宜的鐵比范圍為0.5-0.6[1]。從以往的研究資料中可以看到，我國重點科研機構的科研人員研究了Fe2+/Fe3+的比例對活性的影響，從技術測定來看，催化活性呈駝峰形曲線。針對合成氨鐵催化劑項目的執行過程及其資料中提到：決定氨合成熔鐵催化劑變化本質的是具有不同晶體結構的氧化物（Fe2O3、Fe3O4、Fe1-xO）的分子比，當分子比f為1，可以解釋為，只有一種鐵氧化物、一種晶體結構，此時，熔鐵催化劑具有高活性[2]。

3.合成氨釕催化劑

在以往的研究資料中可以看到，RuCl3是一種較為常見的化合物，其性質較為穩定，通常被用來制備以釕元素為基礎的催化劑，但從化驗及實踐過程來看，經反應后的釕物質表面上殘存著少量的氯離子，其對合成氨釕催化劑有負面作用。從這一角度來看，相關實踐領域在制備或選擇催化劑物質時，要對合成氨釕催化物質的催化活性及其作用進行考量[3]。

二、氨合成催化劑的催化反應機理研究進展

從現實來看，盡管不同類型的催化劑的配方略有差異，而且在實踐領域當中，各行業生產所需的生產設備及其管理流程在不斷地發展，諸多工藝技術也早已退出歷史的物態，取而代之的是新型產業技術，但是從氨合成催化劑的催化反應機理研究的角度來看，在過去很長的一段時期里，不同種類氨合成催化劑的制備過程并未有太明顯的變化，通常也都是需要高溫高壓環境來輔以生產，且氨合成催化物質的主要成分仍舊以鐵以及堿金屬為主，在氧化物的促進作用下，構成一種熔鐵型催化劑[4]。此種狀況延續了一段時間以后，隨著各領域科研項目成果在氨合成催化劑的研究項目中的滲透，使得該領域專家針對氨合成催化劑及其機理的研究跳出了固有的圈層，進而推進了新型固氮方式以及合成氨催化劑的研究成果，借助模擬實驗等先進科研手段的整合應用，一些新型合成氨催化劑物質浮出水面，突破了傳統類型氨合成催化劑特性的極限，提升了合成氨物質的催化活性。但相關研究內容剛剛被挖掘出來時，并未將其投入到工業實踐領域當中，而是經過長期的模擬研究及觀察，才能夠應用于現實產業當中，以此來保證化工生產領域的安全性及經濟性。

總而言之，從以往氨合成催化劑的研究資料中可以看到，針對催化反應機理等相關內容的研究成果也較為突出，而且，很多科研成果也已經投入到實踐領域當中，為化工產業的發展提供了充足的理論及工藝技術支撐。

結束語

通過分析氨合成催化劑及其催化反應機理研究進展，可以更清楚的了解到氨合成催化劑對于工業產業發展及相關領域實踐的重要意義。從科研的角度來看，氨合成催化劑的催化反應機理較為簡單，但隨著社會產業及相關實踐環節要求的不斷變換，對于氨合成催化劑的研究方向會有些許變化，使其順應當前時代的發展要求，且滿足工業企業高效率、促環保、增效益的長遠發展目標。由此可見，針對氨合成催化劑及其催化反應機理的研究具有極高的挖掘價值。

[1]王自慶，張留明，林建新，等.納米材料負載釕催化劑的制備與應用[J].催化學報，2012，03（03）：379-381.

[2]金家敏，包偉芳.再論載體材料與貴金屬催化劑——粉末冶金多孔金屬應當是貴金屬催化劑的合理載體材料[J].材料導報，2012，05（05）：59-61.

[3]鄭安民，黃信炅，張海祿，等.固體核磁共振技術在固體酸催化劑表征及催化反應機理研究之應用進展[J].催化學報，2013，03（03）：439-442.

[4]楊曉龍，胡斌，夏春谷，等.釕基氨合成催化劑作用機理及氧化物負載釕催化體系研究[J].工業催化，2010，03（03）：13-15.