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佐治亚理工学院的工程师们正在努力使肥料更具可持续性——从生产 到施用后径流的生产性再利用——两项新的研究为这一过程的两端提供了有希望的途径。
在一篇论文中，研究人员揭示了氮、水、碳和光如何在环境温度和压力下与催化剂相互作用，产生氨，这是一种比目前的实践低得多的能源密集型方法。第二篇论文
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2.在”设置DD辅助功能DD微信麻将开挂工具”里.点击”开启”.
3.打开工具.在”设置DD新消息提醒”里.前两个选项”设置”和”连接软件”均勾选”开启”.(好多人就是这一步忘记做了)
4.打开某一个微信组.点击右上角.往下拉.”消息免打扰”选项.勾选”关闭”.(也就是要把”群消息的提示保持在开启”的状态.这样才能触系统发底层接口.)
5.保持手机不处关屏的状态.
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描述了一种稳定的催化剂，能够将废肥料转化为无污染的氮，有朝一日可以用来制造新的肥料。
这两个过程仍有大量工作要做，但论文的资深作者玛尔塔·哈泽尔(Marta Hatzell)表示，这是朝着更可持续的循环迈出的一步，仍能满足不断增长的全球人口的需求。
乔治·w·伍德拉夫机械工程学院副教授哈泽尔说:“我们经常认为不用合成肥料用于农业是件好事，但考虑到植物生长对合成肥料的依赖程度以及世界人口对食物的需求，这在短期内是不现实的。”“我们的想法是，也许有一天你可以在现场制造、捕获和回收肥料。”
富氮氨是全球粮食生产中必不可少的肥料。然而，制造它需要大量的以石油为基础的能源，而且它只能在全球100个左右的大型设施中完成。
Hatzell和她在佐治亚理工学院的同事们发现了碳自由基分子在低能方法中的重要作用，这种方法使用光反应催化剂将氮和氢融合成氨。他们在《美国化学学会杂志》(JACS Au)上发表了他们的研究结果。
光化学反应很有前途，因为它们可以使用太阳能代替化石燃料，并提供一种更分散的氨制造方法。通常，必要的反应需要400摄氏度左右的温度和正常大气压的100倍。
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在环境压力和温度(约25摄氏度)下制造过程要容易得多。
该团队包括来自化学与生物分子工程学院和土木与环境工程学院的研究人员，他们使用光谱学工具表明，光与光催化剂相互作用，产生被称为碳自由基的高能碳分子。
“令人惊讶的是，我们发现氮在低温下不会直接反应。你真的需要碳自由基的存在来帮助固氮过程，”哈泽尔说。
“对我们来说，试图确定这种反应途径非常重要，因为如果不清楚氮和水如何导致氨的形成，我们真的无法设计系统和设计新材料，”她继续说。
“通过绘制这一反应途径，了解所有可能发生的催化过程，我们现在可以更好地设计反应堆，更好地设计材料，以加速这一过程。”
研究小组在这些实验中使用二氧化钛作为光催化剂，因为二氧化钛得到了充分的研究，用途广泛，但Hatzell说，其他材料可能被证明在光化学反应中更有效地激发氨的产生。这一新的认识可以帮助科学家开始优化这一过程。
哈泽尔实验室的第二项研究发表在《美国化学学会能源快报》上，研究的是肥料生命周期的另一端。当给作物施肥时，大量的氮被浪费了——可能多达80 %的氮没有被植物代谢掉。这些硝酸盐废物通常最终会污染地下水。
哈泽尔与乔治亚理工学院的其他机械工程师和两个国家实验室的研究人员合作，创造了一种钯铜合金，可以将这些硝酸盐还原为氮，这些氮可以无害地释放到空气中，或者有一
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天，用于像JACS Au研究中的光化学反应这样的过程，以产生新的氨肥料。
“我们的催化剂不仅很好，而且在很长一段时间内都很稳定，”哈泽尔说。“许多研究人员已经提出了催化剂，可以得到很好的转化，但催化剂并不稳定。我们已经创造了一种高效、稳定、高度有序的合金材料，这意味着它可以处理这些废物流。”
这两项研究都是工程学院致力于在这一领域取得进展的专业知识集中的结果。其中包括A.J. Medford、Seung Woo Lee和Carsten Sievers等研究人员的贡献。
这也是哈泽尔等人在Tech帮助领导的一项更广泛努力的一部分，该努力致力于减少氮污染，并通过捕获、回收和生产脱碳的氮基肥料来创造循环氮经济。
Hatzell说:“有了这个10年的中心，我们将致力于开发所有这些单独的工艺和技术。”“然后我们将弄清楚如何将它们组合在一起，并在污水处理厂和农业现场进行试验。”
更多资料:黄宝伟等，二氧化钛在光照下碳诱导氮中心自由基的形成，JACS Au(2023)。DOI: 10.1021 / jacsau.3c00556
Jeonghoon Lim等，原子有序PdCu电催化剂的选择性和稳定性电化学还原硝酸盐，ACS能源快报(2023)。DOI: 10.1021 / acsenergylett.3c01672
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由佐治亚理工学院提供
引用本文:光化学和一种新的催化剂可以使肥料更具可持续性(2024,1月5日)，2024年1月5日检索自httpsokphys.org/news/2024-01-photochemistry-catalyst-fertilizer-sustainable.html
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