Η συνεργασία διπλής τοποθεσίας ενισχύει την ηλεκτροχημική μείωση του αζώτου στον καταλύτη ενός ατόμου Ru-SC

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Αρχική > Τύπος > Η συνεργασία σε δύο τοποθεσίες ενισχύει την ηλεκτροχημική μείωση αζώτου στον καταλύτη ενός ατόμου Ru-SC

Χρησιμοποιώντας in situ φασματοσκοπία Raman και δυναμικό κινητικό αποτέλεσμα, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν πειραματικά τη θετική επίδραση του μηχανισμού διπλής θέσης Ru/S στο eNRR σε ένα μοντέλο καταλύτη ενός ατόμου Ru-SC. ΠΙΣΤΩΣΗ
Κινεζική Εφημερίδα της Κατάλυσης

Περίληψη:
Η αμμωνία (NH3) είναι ένα σημαντικό σημαντικό λίπασμα και χημική ουσία για την ανθρώπινη κοινωνία, ωστόσο, η παραγωγή της με την παραδοσιακή διαδικασία Haber-Bosch καταναλώνει σημαντική ενέργεια από ορυκτά καύσιμα και παράγει τεράστιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Τροφοδοτούμενη από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η ηλεκτροκαταλυτική αναγωγή του αζώτου (N2) σε NH3 υπό φιλικές προς το περιβάλλον και ήπιες συνθήκες παρέχει μια εξαιρετικά ελκυστική λύση για την ουδετερότητα του άνθρακα. Παρά την πρόσφατη σημαντική πρόοδο, η ηλεκτροκαταλυτική αντίδραση μείωσης του αζώτου (eNRR) εξακολουθεί να υποφέρει από περιορισμένη εκλεκτικότητα και δραστικότητα. Αυτό οφείλεται στην υπερ-σταθερότητα του N≡N τριπλού δεσμού. Θεωρητικές και πειραματικές προσπάθειες έχουν δείξει ότι οι ηλεκτροκαταλύτες αντιμετωπίζουν πάντα μια σημαντική πρόκληση για να ενεργοποιήσουν αποτελεσματικά το N2 και να ολοκληρώσουν την πρώτη πρωτονίωση του N2 για να σχηματίσουν NNH* στο βήμα προσδιορισμού του ρυθμού (RDS).

Η συνεργασία διπλής τοποθεσίας ενισχύει την ηλεκτροχημική μείωση αζώτου στον καταλύτη ενός ατόμου Ru-SC

Dalian, Κίνα | Δημοσιεύτηκε στις 6 Ιανουαρίου 2023

Μια στρατηγική για να σπάσει ο παραπάνω περιορισμός του eNRR είναι η συμμετοχή θέσεων πολλαπλών αντιδράσεων σε καταλυτικές αντιδράσεις, όπως ακριβώς οι καταλυτικά ενεργές θέσεις σε ταλαντούχα μεταλλοένζυμα. Για παράδειγμα, στη νιτρογενάση Fe, το άτομο S δίπλα στο κέντρο Fe λειτουργεί ως συν-καταλυτική θέση για τη δέσμευση των πρωτονίων (H*), η οποία ενεργοποιεί ηλεκτροστατικά το μόριο N2 που προσροφάται από το κέντρο Fe στη βέλτιστη κατάσταση και παρέχει H* για την υδρογόνωση του Ν2. Μια τέτοια στενή συνεργασία μεταξύ του κέντρου μετάλλου και των ατόμων συντονισμού του επιτρέπει στη νιτρογενάση να επιτύχει εξαιρετικά υψηλή δραστηριότητα και εκλεκτικότητα. Επομένως, μπορεί κανείς να αναμένει ότι η συνεργική εργασία πολλαπλών καταλυτικών θέσεων στην επιφάνεια του καταλύτη μπορεί να ενισχύσει σημαντικά τη δραστηριότητα και την επιλεκτικότητα του eNRR.

Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Tao Ling από το Πανεπιστήμιο Tianjin της Κίνας, πρότεινε να πραγματοποιηθεί μια συνεργική εργασία περιοχών πολλαπλών αντιδράσεων για να ξεπεραστεί ο περιορισμός της βιώσιμης παραγωγής NH3. Εδώ, χρησιμοποιώντας καταλύτη ρουθηνίου-θείου-άνθρακα (Ru-SC) ως πρωτότυπο, οι ερευνητές δείχνουν ότι η διπλή θέση Ru/S συνεργάζεται για να καταλύει το eNRR σε συνθήκες περιβάλλοντος. Με τον συνδυασμό θεωρητικών υπολογισμών, in situ φασματοσκοπίας Raman και πειραματικής παρατήρησης, οι ερευνητές αποδεικνύουν ότι αυτή η συνεργασία διπλής θέσης Ru/S διευκολύνει σημαντικά την ενεργοποίηση και την πρώτη πρωτονίωση του N2 στο βήμα προσδιορισμού του ρυθμού του eNRR. Ως αποτέλεσμα, ο καταλύτης Ru-SC εμφανίζει σημαντικά βελτιωμένη απόδοση eNRR σε σύγκριση με τον συνηθισμένο καταλύτη Ru-NC μέσω ενός καταλυτικού μηχανισμού μίας θέσης. Αναμένεται ότι ο ειδικά σχεδιασμένος συνεργατικός καταλυτικός μηχανισμός διπλής τοποθεσίας θα ανοίξει έναν νέο τρόπο για να προσφέρει νέες ευκαιρίες για την προώθηση της βιώσιμης παραγωγής NH3.

####

Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ

Επαφές:
Θαυμαστής Αυτός
Dalian Institute of Chemical Physics, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών
Γραφείο: 86-411-843-79240

Πνευματικά δικαιώματα © Dalian Institute of Chemical Physics, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών

Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.

Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.

Bookmark: