Dual-site-samarbejde øger elektrokemisk nitrogenreduktion på Ru-SC enkeltatom-katalysator

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > Dual-site samarbejde øger elektrokemisk nitrogen reduktion på Ru-SC enkelt-atom katalysator

Ved hjælp af in situ Raman-spektroskopi og dynamisk kinetisk effekt har forskerne eksperimentelt bekræftet den positive effekt af Ru/S-dual-site-mekanismen på eNRR over en model Ru-SC enkeltatom-katalysator. KREDIT
Chinese Journal of Catalysis

Abstract:
Ammoniak (NH3) er en væsentlig vigtig gødning og kemikalie for det menneskelige samfund, men dets produktion ved den traditionelle Haber-Bosch-proces forbruger betydelig fossil energi og producerer massive kuldioxidemissioner. Drevet af vedvarende energi giver elektrokatalytisk reduktion af nitrogen (N2) til NH3 under miljøvenlige og milde forhold en yderst attraktiv løsning på kulstofneutralitet. På trods af de seneste betydelige fremskridt lider elektrokatalytisk nitrogenreduktionsreaktion (eNRR) stadig af begrænset selektivitet og aktivitet. Dette skyldes superstabiliteten af N≡N tripelbinding. Teoretiske og eksperimentelle bestræbelser har vist, at elektrokatalysatorerne altid står over for en betydelig udfordring for effektivt at aktivere N2 og udføre den første protonering af N2 til dannelse af NNH* i det hastighedsbestemmende trin (RDS).

Dual-site samarbejde øger elektrokemisk nitrogenreduktion på Ru-SC enkeltatomkatalysator

Dalian, Kina | Udgivet den 6. januar 2023

En strategi til at bryde ovenstående begrænsning af eNRR er at involvere multi-reaktionssteder i katalytiske reaktioner, ligesom de katalytisk aktive steder i talentfulde metalloenzymer. For eksempel i Fe-nitrogenase fungerer S-atomet, der støder op til Fe-centret, som et co-katalytisk sted til at binde protoner (H*), som elektrostatisk aktiverer N2-molekylet adsorberet af Fe-centret til den optimale tilstand og giver H* for hydrogeneringen af N2. Et sådant tæt samarbejde mellem metalcentret og dets koordinationsatomer gør det muligt for nitrogenasen at opnå ultrahøj aktivitet og selektivitet. Derfor kan man forvente, at det synergetiske arbejde af flere katalytiske steder på katalysatoroverfladen betydeligt kan øge aktiviteten og selektiviteten af eNRR.

For nylig foreslog et forskerhold ledet af prof. Tao Ling fra Tianjin University, Kina, at realisere et synergisk arbejde med multi-reaktionssteder for at overvinde begrænsningen af bæredygtig NH3-produktion. Heri, ved at bruge ruthenium-svovl-carbon (Ru-SC) katalysator som en prototype, viser forskerne, at Ru/S dual-site samarbejder om at katalysere eNRR ved omgivende forhold. Med kombinationen af teoretiske beregninger, in situ Raman-spektroskopi og eksperimentel observation demonstrerer forskerne, at et sådant Ru/S dual-site-samarbejde i høj grad letter aktiveringen og den første protonering af N2 i det hastighedsbestemmende trin af eNRR. Som et resultat udviser Ru-SC-katalysatoren betydeligt forbedret eNRR-ydeevne sammenlignet med den rutinemæssige Ru-NC-katalysator via en enkeltsteds-katalytisk mekanisme. Det kan forventes, at den specifikt designede dual-site kollaborative katalytiske mekanisme vil åbne op for en ny måde at tilbyde nye muligheder for at fremme bæredygtig NH3-produktion.

####

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Fan He
Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy Sciences
Kontor: 86-411-843-79240

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: