RU2116960C1 - Nitrogen fixation method - Google Patents
Nitrogen fixation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116960C1 RU2116960C1 RU97106673A RU97106673A RU2116960C1 RU 2116960 C1 RU2116960 C1 RU 2116960C1 RU 97106673 A RU97106673 A RU 97106673A RU 97106673 A RU97106673 A RU 97106673A RU 2116960 C1 RU2116960 C1 RU 2116960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrogen
- catalyst
- solution
- containing gases
- carbonyl
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Способ относится к области неорганической химии. The method relates to the field of inorganic chemistry.
Как известно, молекулярный азот в обычных условиях проявляет химическую инертность. Поэтому перевод его в связанное состояние требует мягких условий - повышенных температур и высокого давления, как это имеет место при получении аммиака из азота и водорода. Такой процесс энергоемок и требует использования специальной дорогостоящей аппаратуры. Поэтому разработка способов связывания молекулярного азота в мягких условиях является важной задачей, которую пытаются решить с помощью различных комплексов переходных металлов [1]. As is known, molecular nitrogen under normal conditions exhibits chemical inertness. Therefore, its translation into a bound state requires mild conditions - elevated temperatures and high pressure, as is the case when ammonia is produced from nitrogen and hydrogen. Such a process is energy intensive and requires the use of special expensive equipment. Therefore, the development of molecular nitrogen binding methods under mild conditions is an important task that they are trying to solve with the help of various transition metal complexes [1].
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения аммиака из водорода и азота при низких температурах и давлении в присутствии соединений молибдена, содержащих металлводородные связи [2]. Closest to the proposed is a method of producing ammonia from hydrogen and nitrogen at low temperatures and pressure in the presence of molybdenum compounds containing metal-hydrogen bonds [2].
Недостатком известного способа является низкий выход конечного продукта (0,4%) и производительность 0,1% в час. The disadvantage of this method is the low yield of the final product (0.4%) and a productivity of 0.1% per hour.
Предлагаемый способ основан на высокой активности молекул CO, входящих в состав карбонильных комплексов переходных металлов, в частности металлов платиновой группы. The proposed method is based on the high activity of CO molecules included in the composition of carbonyl complexes of transition metals, in particular metals of the platinum group.
Так, для реакций (1, 2, 3)
имеется высокая термодинамическая возможность протекания. Однако реакции (1, 2, 3) в мягких условиях (комнатные температуры и атмосферное давление) не протекают из-за высоких значений энергий активации.So, for reactions (1, 2, 3)
there is a high thermodynamic flow capability. However, reactions (1, 2, 3) under mild conditions (room temperature and atmospheric pressure) do not occur due to high activation energies.
В то же время молекулы CO, входящие в состав карбонильных комплексов, значительно активированы и способны вступать в реакции восстановления, которые со свободными молекулами CO не протекают. At the same time, the CO molecules that make up the carbonyl complexes are significantly activated and are able to enter into reduction reactions that do not proceed with free CO molecules.
Так, реакция в растворе
2CuII + CO + H2O = 2CuI + CO2 + 2H+ (4)
не протекает. Но в присутствии солей палладия (II), образующего с CO карбонильные комплексы, реакция (4) легко протекает в мягких условиях [3].So, the reaction in solution
2Cu II + CO + H 2 O = 2Cu I + CO 2 + 2H + (4)
not leaking. But in the presence of palladium (II) salts, which form carbonyl complexes with CO, reaction (4) easily proceeds under mild conditions [3].
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что газовая смесь, содержащая азот, контактирует с катализатором - карбонильными комплексами переходных металлов. При этом происходит связывание азота в соединения, где он может быть как в восстановленной (NH3), так и в окисленной форме (NO,N2O), что прежде всего определяется составом газовой смеси, контактирующей с катализатором.The essence of the proposed method lies in the fact that the gas mixture containing nitrogen is in contact with the catalyst - carbonyl complexes of transition metals. In this case, nitrogen is bound into compounds where it can be both in reduced (NH 3 ) and in oxidized form (NO, N 2 O), which is primarily determined by the composition of the gas mixture in contact with the catalyst.
Процесс протекает в мягких условиях - при атмосферном давлении и температурах от комнатной до 200 - 300oC.The process proceeds under mild conditions - at atmospheric pressure and temperatures from room temperature to 200 - 300 o C.
Катализатор может быть в сухом виде, в виде водной или водно-органической пульпы, а также в виде раствора. При этом исходная жидкая фаза может быть кислой, щелочной или нейтральной. The catalyst may be in dry form, in the form of an aqueous or aqueous-organic pulp, as well as in the form of a solution. In this case, the initial liquid phase may be acidic, alkaline or neutral.
Пример 1. 700 мг карбонила пластины [Pt(CO2]n распульповано в 150 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты. Через эту пульпу при t = 60oC и атмосферном давлении при перемешивании пропускали смесь CO + воздух в объемном соотношении 1:2 со скоростью 10 мл/мин в течение 30 мин.Example 1. 700 mg of a carbonyl plate [Pt (CO 2 ] n was pulped in 150 ml of a 0.1 N hydrochloric acid solution. A mixture of CO + air in a volume ratio of 1 was passed through this pulp at t = 60 ° C and atmospheric pressure with stirring) : 2 at a rate of 10 ml / min for 30 minutes
В отходящих газах было обнаружено 8,5 мг N2O.8.5 mg of N 2 O were detected in the exhaust gases.
В расчете на реакцию
CO + N2 + O2 = N2O + CO2
выход связанного азота составляет ≈ 20%.Per reaction
CO + N 2 + O 2 = N 2 O + CO 2
the yield of bound nitrogen is ≈ 20%.
Пример 2. 35 мг карбонила платины [Pt(CO)2]n растворяли в 50 мл раствора NaOH. Через этот раствор при t=20oC, атмосферном давлении и перемешивании пропускали смесь CO + воздух в объемном соотношении 1:2 со скоростью 10 мл/мин в течение 30 мин.Example 2. 35 mg of platinum carbonyl [Pt (CO) 2 ] n was dissolved in 50 ml of a NaOH solution. A mixture of CO + air was passed through this solution at t = 20 ° C, atmospheric pressure, and stirring in a volume ratio of 1: 2 at a rate of 10 ml / min for 30 minutes.
В растворе было найдено связанного окисленного азота 5,1 мг в расчете на NO2 .5.1 mg of bound oxidized nitrogen was found in the solution based on NO 2 .
Для реакции
4CO+N2+4O2=4CO2+2NO2
выход связанного азота составляет 12,3%
Пример 3. 60 мг родия, 40 мг рутения и 12 мг иридия в виде своих карбонил-хлоридов -Rh2(CO)2Cl2, Ir2(CO)2Cl2, Ru(CO)2Cl2 растворили в 35 мл жидкости, состоящей из 5 мл H2O и 30 мл метанола и имеющей pH 9. Через этот раствор при 30oC, атмосферном давлении и перемешивании пропускали смесь CO+H2 в объемном соотношении 1:1 в течение 1,3 ч со скоростью 10 мл/мин. Отходящие газы поглощали раствором соляной кислоты. Было получено связанного азота в расчете на хлористый аммоний 9 мг
Для реакции
3CO+N2+3H2O=2NH3+3CO2
выход связанного азота составляет 1,4%.For the reaction
4CO + N 2 + 4O 2 = 4CO 2 + 2NO 2
the yield of bound nitrogen is 12.3%
Example 3. 60 mg of rhodium, 40 mg of ruthenium and 12 mg of iridium in the form of its carbonyl chlorides —Rh 2 (CO) 2 Cl 2 , Ir 2 (CO) 2 Cl 2 , Ru (CO) 2 Cl 2 were dissolved in 35 ml a liquid consisting of 5 ml of H 2 O and 30 ml of methanol and having a pH of 9. A mixture of CO + H 2 in a volume ratio of 1: 1 for 1.3 hours was passed through this solution at 30 ° C, atmospheric pressure and stirring for 1.3 hours at a speed 10 ml / min. The exhaust gases were absorbed in a solution of hydrochloric acid. Bound nitrogen was calculated based on ammonium chloride 9 mg
For the reaction
3CO + N 2 + 3H 2 O = 2NH 3 + 3CO 2
the yield of bound nitrogen is 1.4%.
Пример 4. 500 мг карбонила состава Pt7Pd2(CO)15 в виде кристаллов помещали в лодочке в трубчатую печь. При t= 200oC и атмосферном давлении над катализатором пропускали газовую смесь из CO, N2 и водяных паров в объемном соотношении 3:1:2 со скоростью 10 мл/мин в течение 2 ч.Example 4. 500 mg of carbonyl composition Pt 7 Pd 2 (CO) 15 in the form of crystals were placed in a boat in a tube furnace. At t = 200 ° C and atmospheric pressure, a gas mixture of CO, N 2 and water vapor was passed over the catalyst in a volume ratio of 3: 1: 2 at a rate of 10 ml / min for 2 hours.
В отходящих газах было обнаружено 12 мг аммиака. 12 mg of ammonia were found in the exhaust gases.
В расчете на реакцию
3CO+N2+3H2O=2NH3+3CO2
выход связанного азота составил 4,75%.Per reaction
3CO + N 2 + 3H 2 O = 2NH 3 + 3CO 2
the yield of bound nitrogen was 4.75%.
Как видно из приведенных примеров, карбонильные комплексы переходных металлов, в частности платиновых металлов, позволяют в мягких условиях каталитически связывать молекулярный азот. As can be seen from the above examples, carbonyl complexes of transition metals, in particular platinum metals, allow the catalytic bonding of molecular nitrogen under mild conditions.
Литература. Literature.
1. Шилов А.Е. Успехи химии, 1974, т. 43, с.863
2. Патент ФРГ N 956674, 1957.1. Shilov A.E. Advances in Chemistry, 1974, v. 43, p. 863
2. The patent of Germany N 956674, 1957.
3. Спицын В.И., Федосеев И.В., Пономарев А.Л., Елесин А.И. Ж. неорг. химии, 1978, т. 26, вып. 2, с. 454. 3. Spitsyn V.I., Fedoseev I.V., Ponomarev A.L., Elesin A.I. J. Inorg. Chemistry, 1978, v. 26, no. 2, p. 454.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97106673A RU2116960C1 (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Nitrogen fixation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97106673A RU2116960C1 (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Nitrogen fixation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2116960C1 true RU2116960C1 (en) | 1998-08-10 |
RU97106673A RU97106673A (en) | 1999-01-10 |
Family
ID=20192333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97106673A RU2116960C1 (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Nitrogen fixation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2116960C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA037167B1 (en) * | 2019-05-17 | 2021-02-12 | Научно-исследовательское учреждение "Институт ядерных проблем" Белорусского государственного университета | Method for production of nitrogen oxides |
-
1997
- 1997-04-23 RU RU97106673A patent/RU2116960C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA037167B1 (en) * | 2019-05-17 | 2021-02-12 | Научно-исследовательское учреждение "Институт ядерных проблем" Белорусского государственного университета | Method for production of nitrogen oxides |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stalder et al. | Supported palladium catalysts for the reduction of sodium bicarbonate to sodium formate in aqueous solution at room temperature and one atmosphere of hydrogen | |
RU2267353C2 (en) | Ammonia synthesis catalyst and a method of regeneration thereof | |
JP2002518162A (en) | Method for mineralizing organic pollutants in water by catalytic ozonation | |
US4921683A (en) | Nitric oxide abatement with polymeric cobalt(III) chelates | |
JP2009511748A5 (en) | ||
US10183864B2 (en) | Production of hydrogen gas and calcium carbonate from formaldehyde | |
RU2116960C1 (en) | Nitrogen fixation method | |
JP2000344689A (en) | Synthesis of hydrocarbon-based substance from carbon dioxide and water | |
RU2240182C1 (en) | Palladium-containing hydrogenation catalyst preparation method | |
JP2976032B1 (en) | Method for producing hydrogen from 2-propanol | |
JP2007169081A (en) | Method for producing ammonia and reactor for use in the same | |
JP3414513B2 (en) | Treatment method of reclaimed wastewater from condensate desalination equipment | |
JPH10194703A (en) | Catalyst for producing synthesis gas and production of synthesis gas | |
JP3358905B2 (en) | Method for treating wastewater containing nitrate nitrogen and ammonia nitrogen | |
JP2009254979A (en) | Method of manufacturing ammonia decomposing catalyst | |
JP2001009481A (en) | Treatment of waste water containing metal and ammonia | |
SU1713627A1 (en) | Method of scrubbing gas of phenol and formaldehyde | |
Kaewpuang-Ngam et al. | Selective wet air oxidation of diluted aqueous ammonia solutions over co-precipitated transition metal-aluminium catalysts | |
JP3255748B2 (en) | Oxidation method of hypophosphite ion | |
JPS59115745A (en) | Catalyst for wet oxydation treatment | |
SU1414447A1 (en) | Catalyst for cleaning waste gases from carbon oxide | |
JPH06116662A (en) | Method for leaching copper, nickel and cobalt from deep-sea oxidized mineral using hydrogen | |
JPH07265870A (en) | Treatment of dithionate ion-containing water | |
JP3275027B2 (en) | Method for producing copper-based catalyst | |
JP2002307082A (en) | Method of decomposing water-soluble organic compound |