Dual-site Collaboration Boosts Electrochemical Nitrogen Reduction On Ru-S-C Single-atom Catalyst

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Etusivu > lehdistö > Kahden paikan yhteistyö tehostaa sähkökemiallista typen pelkistystä Ru-SC-yksiatomikatalyytissä

Käyttämällä in situ Raman -spektroskopiaa ja dynaamista kineettistä vaikutusta tutkijat ovat kokeellisesti vahvistaneet Ru/S-kaksoiskohtamekanismin positiivisen vaikutuksen eNRR:ään verrattuna mallin Ru-SC yksiatomikatalyyttiin. LUOTTO
Chinese Journal of Catalysis

Tiivistelmä:
Ammoniakki (NH3) on ihmisyhteiskunnalle tärkeä lannoite ja kemikaali, mutta sen tuotanto perinteisellä Haber-Boschin prosessilla kuluttaa merkittävästi fossiilisten polttoaineiden energiaa ja tuottaa valtavia hiilidioksidipäästöjä. Uusiutuvalla energialla toimiva typen (N2) elektrokatalyyttinen pelkistys NH3:ksi ympäristöystävällisissä ja miedoissa olosuhteissa tarjoaa erittäin houkuttelevan ratkaisun hiilineutraaliuteen. Viimeaikaisesta merkittävästä edistymisestä huolimatta elektrokatalyyttinen typen pelkistysreaktio (eNRR) kärsii edelleen rajoitetusta selektiivisyydestä ja aktiivisuudesta. Tämä johtuu N≡N-kolmoissidoksen superstabiilisuudesta. Teoreettiset ja kokeelliset toimet ovat osoittaneet, että sähkökatalyytit kohtaavat aina merkittävän haasteen aktivoida tehokkaasti N2 ja suorittaa N2:n ensimmäinen protonointi NNH*:n muodostamiseksi nopeuden määrittävässä vaiheessa (RDS).

Kahden paikan yhteistyö tehostaa sähkökemiallista typen pelkistystä Ru-SC-yksiatomikatalyytissä

Dalian, Kiina | Julkaistu 6. tammikuuta 2023

Yksi strategia edellä mainitun eNRR:n rajoituksen rikkomiseksi on sisällyttää katalyyttisiin reaktioihin useita reaktiokohtia, aivan kuten lahjakkaiden metalloentsyymien katalyyttisesti aktiiviset kohdat. Esimerkiksi Fe-typpigenaasissa Fe-keskuksen vieressä oleva S-atomi toimii kokatalyyttisenä kohdana protonien (H*) sitomiseksi, mikä aktivoi sähköstaattisesti Fe-keskuksen adsorboiman N2-molekyylin optimitilaan ja tarjoaa H*:n. N2:n hydraus. Tällainen tiivis yhteistyö metallikeskuksen ja sen koordinaatioatomien välillä mahdollistaa typpigenaasin saavuttamisen erittäin korkean aktiivisuuden ja selektiivisyyden. Siksi voidaan odottaa, että useiden katalyyttisten kohtien synerginen työ katalyytin pinnalla voi merkittävästi parantaa eNRR:n aktiivisuutta ja selektiivisyyttä.

Äskettäin tutkimusryhmä, jota johti professori Tao Ling Tianjinin yliopistosta Kiinasta, ehdotti monireaktiopaikkojen synergiatyön toteuttamista kestävän NH3-tuotannon rajoitusten voittamiseksi. Tässä käyttämällä ruteeni-rikki-hiili (Ru-SC) -katalyyttiä prototyyppinä tutkijat osoittavat, että Ru/S-kaksoispaikka toimii yhteistyössä eNRR:n katalysoimiseksi ympäristöolosuhteissa. Yhdistämällä teoreettisia laskelmia, in situ Raman -spektroskopiaa ja kokeellista havainnointia, tutkijat osoittavat, että tällainen Ru/S-kaksoispaikkayhteistyö helpottaa suuresti N2:n aktivoitumista ja ensimmäistä protonoitumista eNRR:n nopeuden määrittävässä vaiheessa. Tämän seurauksena Ru-SC-katalyytillä on merkittävästi parannettu eNRR-suorituskyky verrattuna rutiininomaiseen Ru-NC-katalyyttiin yhden paikan katalyyttimekanismin kautta. Voidaan ennakoida, että erityisesti suunniteltu kahden paikan yhteistyökatalyyttimekanismi avaa uuden tavan tarjota uusia mahdollisuuksia kestävän NH3-tuotannon edistämiseen.

####

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Yhteydet:
Fan He
Dalianin kemiallisen fysiikan instituutti, Kiinan tiedeakatemia
Toimisto: 86-411-843-79240

Jos sinulla on kommentteja, kiitos Ota yhteyttä meille.

Lehdistötiedotteiden liikkeeseenlaskijat, eivät 7th Wave, Inc. tai Nanotechnology Now, ovat yksin vastuussa sisällön oikeellisuudesta.

Kirjanmerkki: