Учёные упростили синтез аммиака с помощью двухмерного катализатора

Легированный кобальтом дисульфид молибдена

Американским учёным удалось сделать синтез аммиака более эффективным и быстрым. Новый метод, кроме того, является экологически чистым и более дешёвым. В скором времени нас ожидает поистине промышленное производство этого газа. Работа учёных была описана в журнале Journal of the American Chemical Society.

Аммиак – жизненно важное вещество для человека и других живых существ. Большинство организмов способны усваивать азот только из аммиака с помощью серии биохимических процессов, несмотря на то, что свободного азота в атмосфере содержится очень много. Аммиак активно используется в медицине, промышленности и в других областях. Так, необходимые в сельском хозяйстве азотные удобрения производятся из этого вещества; с его помощью производят также взрывчатые вещества, полимеры, соду и т.д. Человеку необходимо очень много аммиака; при этом сам по себе аммиак – токсичное вещество, опасное при непосредственном вдыхании.

Катализатор, способный ускорять получение аммиака, создал ещё в 1918 году немецкий химик Фриц Габер, за что удостоился Нобелевской премии. Этот катализатор был ещё недостаточно эффективным, поэтому над улучшением метода учёные работали долго, вплоть до сегодняшнего дня. Одна из последних разработок, созданная упомянутыми американскими исследователями, основана на двухмерном дисульфиде молибдена. Это соединение учёные немного доработали: они удалили из него атомы серы и заменили часть атомов молибдена кобальтом. Как показали эксперименты, кобальт в составе материала справляется с задачей лучше, чем чистый молибден.

Исследователи стремились создать такой материал, который бы имитировал поведение живых клеток при дыхании. Поэтому они и взяли дисульфид молибдена – соединение, способное хорошо соединяться с атмосферным азотом.

В ходе лабораторных экспериментов учёные смогли получить 10 граммов аммиака всего за один час, применяя только один килограмм катализатора. Десять граммов аммиака за такое время – это достаточно много, но всё равно это пока что не сравнимо с имеющимися ныне способами промышленного производства газа. Систему следует дорабатывать, вводя в катализатор другие элементы вместо кобальта.

Также авторы работы говорят, что разработанный ими способ может применяться для ускорения других промышленных процессов.