随着社会经济的不断发展,工业化的不断进步,化石能源的大量燃烧所带来的诸如温室效益等一系列环境问题已成为世界各国需要迫切面对的危机和挑战。为了缓解日趋严重的环境问题,开发清洁燃料,发展低碳能源,减排二氧化碳已迫在眉睫。氨气（NH₃）作为一种潜在的清洁气体燃料,因其具有热值高、燃烧产物无污染、储存及运输成本低等优点而受到各国学者的广泛关注。本文提出了一种新型的氨合成方法:化学链反应制氨（Chemical Looping Ammonia Generation,CLAG）,同时对化学链循环过程中的释氮反应及相应的反应机理进行了详细的探究,并通过催化的方法对释氮特性及NH₃生成特性进行进一步提升。具体工作如下:首先,使用热重分析仪对铝基载氮体（AlN）的水解特性进行初步探索,并尝试使用8种常见催化剂降AlN水解反应的活化能,提高反应动力学。结果表明,Fe₂O₃对释氮反应具有良好的促进作用。无催化剂时,AlN水解的起始温度约为950 ^oC,而向体系中引入5 wt%的Fe₂O₃后,反应起始温度降低至850 ^oC左右。阿弗拉米-艾罗费夫动力学模型显示,Fe₂O₃使水解反应活化能由403.9 kJ/mol降低至300.2 kJ/mol,反应级数由1.5降低至1,极大促进了AlN的水解。使用基于密度泛函理论（DFT）的CASTEP模块对Fe₂O₃在AlN水解中的作用进行计算,从电子转移、分子吸附、反应能垒、过渡态等角度分析Fe₂O₃对AlN水解的催化机理,发现H₂O分子极易在Fe₂O₃表面发生解离吸附,形成表面羟基,从而提高AlN水解的动力学。然而,由于Fe₂O₃的氧化性及其对NH₃具有一定的促分解作用,导致NH₃的产量较低。随后,针对羟基在AlN水解过程中发挥的作用,进一步选择已知的对水分子具有解离吸附作用的TiO₂对AlN进行催化负载,并使用固定床反应器对释氮反应不同反应条件对NH₃产量、AlN转化速率及NH₃产率进行系统性探究。发现金红石TiO₂对释氮反应同样具有一定的催化作用。虽然相比于Fe₂O₃而言TiO₂对AlN水解反应的催化作用略有欠缺,但TiO₂不会对NH₃造成消耗或分解,因此NH₃的产量有明显提高,当样品中TiO₂含量达到80 wt%时,NH₃的产量提高了1/3左右。提高TiO₂质量分数、反应温度和反应气中水蒸气浓度均可有效促进释氮反应。然而,由于NH₃热力学稳定性的限制,导致NH₃的产率随着温度的上升而明显降低,900 ^oC下NH₃的产率仅为40%左右,仍然不高。最后,为了进一步提高NH₃的产率与原料利用率,针对NH₃在高温下易分解的特性,发现以ZrO₂对AlN进行催化负载可有效提高NH₃转化率。当样品中ZrO₂的质量分数由0 wt%上升至80 wt%,AlN的反应量没有明显提升,但是NH₃的产率却由40%上升至80%,提高了一倍左右。量子化学计算表明,ZrO₂（0 0 1）表面对NH₃具有较强的分子吸附作用,从而对释氮过程中产生的NH₃形成保护,有效防止了NH₃的高温分解。