本文首先综述了氮气的活化研究进展,介绍了固氮的分类,重点介绍了氮气的几种活化方式及其研究进展状况,并对电化学合成氨将来的发展方向进行展望.随着世界人口的增长和农业的发展,人类对氮肥的需要量愈来愈大,而工业合成氨需在高温高压的条件下进行,造成严重的能源浪费,因此常温常压条件下研究氮气电化学还原行为具有非常重要的意义.本文在常温常压条件下,首先研究氮气在化学沉积钌催化剂表面的电化学还原行为.所用电解池为三电极体系:工作电极、辅助电极和参比电极,其中工作电极和辅助电极为气体扩散电极,其结构为:疏水层|导电层|疏水层|催化层四层结构,参比电极为Hg/HgO电极,电解质为1%NaOH溶液,通过线性扫描伏安法及直流恒电位极化法来研究氮气在钌催化剂表面的电化学还原行为.线性扫描曲线中在-0.6~-1.3V之间有一大的宽肩峰出现,且实验中产生的尾气能够使酚酞试液变为红色、使能斯勒试剂产生棕黄色沉淀.实验结果充分证明氮气在钌催化剂表面发生了电化学还原反应.但此方法存在某些不足之处:疏水层疏水性能不理想,催化层易渗进水,从而引起催化剂中毒,大大降低催化剂的催化性能.鉴于以上原因,将电解池结构进行改进:参比电极改为Hg/HgSO<,4>电极,电解质为1%的H<,2>SO<,4>溶液;工作电极改为两层结构:质子膜/催化层;辅助电极为铂电极.由于合金化是改善金属催化剂催化性能的重要方法,有必要研究氮气在合金催化剂表面的电化学还原行为.人们通过对生物固氮酶的不断研究逐渐认识到:固氮酶的活性中心主要是由MoFe蛋白和Fe蛋白构成的.由于固氮酶在常温常压条件下能将氮气转化为氨或其他含氮化合物,因此,我们选择了组成与固氮酶活性中心类似的Fe镀Ni-Mo-P合金为阴极催化剂,研究氮气在催化剂表面的电化学还原行为.我们已在研究氮气的电化学还原行为方面取得了某些成果,但此领域其他方面的工作仍有待下一步继续研究.