NTU 团队研发更环保肥料,助力农业可持续发展

59天前     1,584

尿素,是一种重要且广泛使用的肥料化合物,大大地提高了作物产量。然而现有尿素的生产方法成本高昂且污染环境。为了寻求更环保的方法,NTU研究人员利用新的方式来代替现有的尿素生产方法。

近日,在全球粮食需求增加的情况下,南洋理工大学的研究团队设计出一种“电催化--利用电力来驱动溶液中的化学反应”来生产尿素(提高农作物产量的肥料化合物)的方法。相比于传统的制造尿素的哈伯-博世工艺,该方法生产的尿素产量更高、更有效率、更加环保

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所需的化学物质,图片来源:NTU官网

研究原理

研究人员使用纳米材料氢氧化铟作为催化剂,使硝酸盐和二氧化碳发生反应。该过程中研究人员发现此反应形成的尿素的效率是以前使用电催化方式的五倍。

南洋理工大学材料科学与工程学院的Alex Yan教授说这个方法本质上是操纵化学反应过程,使之成为“高选择性”。通过选择一种更好的催化剂,使硝酸盐离子和二氧化碳分子在最佳状态来促进尿素的形成,在这个过程中抑制氢气等不必要气体的产生。

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电催化反应,图片来源:NTU官网

研究意义

目前,该研究成果以发表在科学杂志《Nature Sustainability》上,并且该尿素生产方法已被南大申请专利。

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已发表文章,图片来源:Nature Sustainability

该研究小组说,这种新的尿素生产方法会启发未来可持续化学方法的设计,有助于 "更环保"的农业实践。作为南洋理工大学2025年战略计划的一部分,该研究反映了学校致力于解决人类在可持续发展方面的重大挑战。

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(从左到右)MSE学院 Prof Alex Yan, Lyu Chade,

Carmen Lee, Zhong LiXiang, Assoc Prof Li Shuzhou,

图片来源:NTU官网

未来方向

该研究的第一作者,南洋理工大学材料科学与工程学院的Lyu Chade博士说随着太阳能技术的发展,我们有可能利用太阳光为电催化过程提供动力,这能够进一步降低全球排放量。

接下来,该研究小组的目标是取得更高的尿素产量,并探索能引发更快的反应的催化剂,同时他们还计划建立一个原型装置,来规模生产尿素

参考文献:

1. Research paper titled "Selective electrocatalytic synthesis of urea with nitrate and carbon dioxide", published in Nature Sustainability, 12-July-2021.

2. “A ‘greener’ way to make fertiliser” NTU Media Release

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