哈伯-博施法
化学方法
哈伯-博施法是由德国化学家弗里茨·哈伯于1908年提出的合成氨方法,卡尔·博施后续完成了工业化应用。该技术首次实现氮气与氢气在高温高压条件下的催化转化(N2 + 3H2 → 2NH3),采用铁基催化剂在200个大气压、400℃下进行,反应为放热可逆过程,实际产率约10%-20%。
新进展
2025年12月18日,中国科学院大连化学物理研究所团队在合成氨领域取得新进展,提出“反应耦合”与“双位点协同”策略,在100至320°C的温和条件下实现以氮气和水为原料直接合成氨。该技术使用Au/α-MoC1-x双位点催化剂,通过一氧化碳调变热力学绕开氮气与水反应的热力学限制,在320°C时产氨速率达1396 μmol g-1 h-1,性能较相同条件下传统氢气作为氢源的体系高出2倍以上。该工作为发展短流程、低能耗的合成氨技术提供了新途径,相关研究成果发表于《美国化学会志》。
简介
20世纪初发展出来,由大气中氮制氨的化学方法。是化学方法方面最重要的发明之一,因为它使大气中氮的固定成为可能,从而还能由将转化为硝酸来生产肥料(和炸药)所需的硝酸盐。哈伯(F.Haber)在理论的实验上证明,如何维持来自空气的氮和来自水中的氢在适当的温度和压力,并在有催化剂的情况下反应。博施(C.Bosch)还证明如何在工业规模上实现这种方法。总反应是3H2+N2=2NH3
氮气及氢气在200个大气气压及摄氏400度,通过一个铁化合物的催化剂(Fe),会发生化学作用,产生氨气。在这个情况下,产量一般是10-20%。
其他信息
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) (该反应是可逆反应)ΔH, 反应热为-92.4 kJ/mol。
选择高温的条件是为了提高反应速率,但因为此反应是放热反应,在此条件下平衡后的产率反而较低温时为低。
这个实验首先在1908年由弗里茨·哈伯进行。于1910年,Carl Bosch于德国巴斯夫化学公司工作时,成功把这个实验商业化,使之符合成本效益。这个实验最早期于1911年被德军于第一次世界大战使用。之前,德国要制作氨气需要从智利入口硝酸钠,但由于战争使其供应不稳定。
参考资料
“玩”球“玩”出氨.中国数字科技馆.2021-12-30
新型氨合成装置:电化学方法的突破.中国科学技术大学网站.2025-01-02
最新修订时间:2025-12-19 08:16
目录
概述
新进展
简介
参考资料