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

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सीटू रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और डायनेमिक काइनेटिक प्रभाव का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने एक मॉडल आरयू-एससी सिंगल-एटम उत्प्रेरक पर ईएनआरआर पर आरयू/एस डुअल-साइट तंत्र के सकारात्मक प्रभाव की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की है। श्रेय
कटैलिसीस का चीनी जर्नल

सार:
अमोनिया (NH3) मानव समाज के लिए एक महत्वपूर्ण उर्वरक और रसायन है, हालांकि, पारंपरिक हैबर-बॉश प्रक्रिया द्वारा इसका उत्पादन पर्याप्त जीवाश्म ईंधन ऊर्जा की खपत करता है और बड़े पैमाने पर कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन पैदा करता है। नवीकरणीय ऊर्जा द्वारा संचालित, पर्यावरण के अनुकूल और हल्की परिस्थितियों में एनएच2 में नाइट्रोजन (एन3) की इलेक्ट्रोकैटलिटिक कमी कार्बन तटस्थता के लिए एक अत्यधिक आकर्षक समाधान प्रदान करती है। हाल की महत्वपूर्ण प्रगति के बावजूद, इलेक्ट्रोकैटलिटिक नाइट्रोजन रिडक्शन रिएक्शन (eNRR) अभी भी सीमित चयनात्मकता और गतिविधि से ग्रस्त है। यह N≡N ट्रिपल बॉन्ड की सुपर-स्थिरता के कारण है। सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक प्रयासों ने प्रदर्शित किया है कि इलेक्ट्रोकैटेलिस्ट हमेशा N2 को प्रभावी ढंग से सक्रिय करने और दर-निर्धारण चरण (RDS) में NNH* बनाने के लिए N2 के पहले प्रोटोनेशन को पूरा करने के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती का सामना करते हैं।

डुअल-साइट सहयोग आरयू-एससी सिंगल-एटम उत्प्रेरक पर इलेक्ट्रोकेमिकल नाइट्रोजन कमी को बढ़ावा देता है

डालियान, चीन | 6 जनवरी, 2023 को पोस्ट किया गया

ईएनआरआर की उपरोक्त सीमा को तोड़ने की एक रणनीति उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में बहु-प्रतिक्रिया साइटों को शामिल करना है, ठीक उसी तरह जैसे प्रतिभावान मेटालोएंजाइम में उत्प्रेरक रूप से सक्रिय साइटें। उदाहरण के लिए, Fe नाइट्रोजनेज में, Fe केंद्र से सटे S परमाणु, प्रोटॉन (H*) को बाँधने के लिए एक सह-उत्प्रेरक स्थल के रूप में कार्य करता है, जो Fe केंद्र द्वारा अधिशोषित N2 अणु को इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से इष्टतम अवस्था में सक्रिय करता है और इसके लिए H* प्रदान करता है। N2 का हाइड्रोजनीकरण धातु केंद्र और उसके समन्वय परमाणुओं के बीच इस तरह के घनिष्ठ सहयोग से नाइट्रोजिनेज को अति उच्च गतिविधि और चयनात्मकता प्राप्त करने में मदद मिलती है। इसलिए, कोई उम्मीद कर सकता है कि उत्प्रेरक सतह पर कई उत्प्रेरक साइटों के सहक्रियात्मक कार्य ईएनआरआर की गतिविधि और चयनात्मकता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं।

हाल ही में, टियांजिन विश्वविद्यालय, चीन के प्रो. ताओ लिंग के नेतृत्व में एक शोध दल ने स्थायी NH3 उत्पादन की सीमा को पार करने के लिए बहु-प्रतिक्रिया साइटों के सहक्रियाशील कार्य को साकार करने का प्रस्ताव दिया। इसमें, एक प्रोटोटाइप के रूप में रूथेनियम-सल्फर-कार्बन (Ru-SC) उत्प्रेरक का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता बताते हैं कि Ru/S डुअल-साइट परिवेशी परिस्थितियों में eNRR को उत्प्रेरित करने में सहयोग करती है। सीटू रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और प्रयोगात्मक अवलोकन में सैद्धांतिक गणनाओं के संयोजन के साथ, शोधकर्ता प्रदर्शित करते हैं कि इस तरह के आरयू/एस दोहरे साइट सहयोग से ईएनआरआर के दर-निर्धारण चरण में एन2 के सक्रियण और पहले प्रोटॉन की सुविधा मिलती है। नतीजतन, आरयू-एससी उत्प्रेरक एकल-साइट उत्प्रेरक तंत्र के माध्यम से नियमित आरयू-एनसी उत्प्रेरक की तुलना में काफी बेहतर ईएनआरआर प्रदर्शन प्रदर्शित करता है। यह अनुमान लगाया जा सकता है कि विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया डुअल-साइट सहयोगी उत्प्रेरक तंत्र टिकाऊ NH3 उत्पादन को आगे बढ़ाने के लिए नए अवसर प्रदान करने का एक नया तरीका खोलेगा।

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संपर्क:
फैन ही
डालियान इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल फिजिक्स, चाइनीज एकेडमी साइंसेज
कार्यालय: 86-411-843-79240

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