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氰化氫(HCN)由氨(NH₃)和甲烷(CH₄)在約1200 °C的鉑催化劑上合成。氨合成需要幾個復雜的、高排放的過程。直接從CH₄和氮氣(N₂)進行等離激元輔助HCN合成可能對于按需HCN生產至關重要。

近日，特拉華大學Dionisios G. Vlachos評估了介質阻擋放電 (DBD) N₂/CH₄ 等離子體在分散式無催化劑選擇性 HCN 生產中的潛力。

文章要點

1）研究人員展示了甲烷和氮氣一步轉化為 HCN，在 <300°C 下產率達 72%。在低 CH₄ 濃度下主要生產HCN，乙烷 (C₂H₆) 作為副產物。

2）研究人員提出了一個幾乎沒有電子碰撞反應的第一原理微動力學模型。該模型準確預測了初級產物的收率，并闡明甲基自由基(·CH₃)是HCN和C₂H₆合成中的常見中間體。與當前的工業流程相比，N₂/CH₄DBD等離子體可以實現最小的CO₂排放。

參考文獻

Nefeli S. Kamarinopoulou, et al, Direct HCN synthesis via plasma-assisted conversion of methane and nitrogen, Sci. Adv. 10, eadl4246 (2024)

DOI: 10.1126/sciadv.adl4246

https://www.science.org on March 30, 2024