Kolaborasi Dua Situs Meningkatkan Reduksi Nitrogen Elektrokimia Pada Katalis Atom Tunggal Ru-S-C

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Beranda > Tekan > Kolaborasi situs ganda meningkatkan reduksi nitrogen elektrokimia pada katalis atom tunggal Ru-SC

Dengan menggunakan spektroskopi Raman in situ dan efek kinetik dinamis, para peneliti telah secara eksperimental mengkonfirmasi efek positif dari mekanisme situs ganda Ru/S pada eNRR melalui model katalis atom tunggal Ru-SC. KREDIT
Jurnal Katalisis Cina

Abstrak:
Amonia (NH3) adalah pupuk dan bahan kimia yang sangat penting bagi masyarakat manusia, namun produksinya dengan proses Haber-Bosch tradisional menghabiskan energi bahan bakar fosil yang besar dan menghasilkan emisi karbon dioksida yang masif. Didukung oleh energi terbarukan, reduksi elektrokatalitik nitrogen (N2) menjadi NH3 dalam kondisi ramah lingkungan dan ringan memberikan solusi yang sangat menarik untuk netralitas karbon. Meskipun kemajuan yang signifikan baru-baru ini, reaksi reduksi nitrogen elektrokatalitik (eNRR) masih mengalami selektivitas dan aktivitas yang terbatas. Hal ini disebabkan super-stabilitas ikatan rangkap N≡N. Upaya teoretis dan eksperimental telah menunjukkan bahwa elektrokatalis selalu menghadapi tantangan yang signifikan untuk mengaktifkan N2 secara efektif dan menyelesaikan protonasi pertama N2 untuk membentuk NNH* dalam langkah penentu laju (RDS).

Kolaborasi situs ganda meningkatkan reduksi nitrogen elektrokimia pada katalis atom tunggal Ru-SC

Dalian, Cina | Diposting pada 6 Januari 2023

Salah satu strategi untuk mematahkan batasan eNRR di atas adalah dengan melibatkan situs multi-reaksi dalam reaksi katalitik, seperti situs aktif katalitik dalam metalloenzim berbakat. Misalnya, dalam nitrogenase Fe, atom S yang berdekatan dengan pusat Fe berfungsi sebagai situs ko-katalitik untuk mengikat proton (H*), yang secara elektrostatik mengaktifkan molekul N2 yang diserap oleh pusat Fe ke keadaan optimal dan menyediakan H* untuk hidrogenasi N2. Kolaborasi yang begitu erat antara pusat logam dan atom koordinasinya memungkinkan nitrogenase mencapai aktivitas dan selektivitas yang sangat tinggi. Oleh karena itu, dapat diharapkan bahwa kerja sinergis dari beberapa situs katalitik pada permukaan katalis dapat secara signifikan meningkatkan aktivitas dan selektivitas eNRR.

Baru-baru ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Prof. Tao Ling dari Universitas Tianjin, China, mengusulkan untuk mewujudkan kerja sinergi situs multireaksi untuk mengatasi keterbatasan produksi NH3 yang berkelanjutan. Di sini, dengan menggunakan katalis rutenium-sulfur-karbon (Ru-SC) sebagai prototipe, para peneliti menunjukkan bahwa situs ganda Ru/S bekerja sama untuk mengkatalisasi eNRR pada kondisi sekitar. Dengan kombinasi perhitungan teoretis, spektroskopi Raman in situ, dan pengamatan eksperimental, para peneliti menunjukkan bahwa kerja sama dua situs Ru/S sangat memudahkan aktivasi dan protonasi pertama N2 dalam langkah penentuan laju eNRR. Akibatnya, katalis Ru-SC menunjukkan kinerja eNRR yang meningkat secara signifikan dibandingkan dengan katalis rutin Ru-NC melalui mekanisme katalitik situs tunggal. Dapat diantisipasi bahwa mekanisme katalitik kolaboratif situs ganda yang dirancang khusus akan membuka cara baru untuk menawarkan peluang baru untuk memajukan produksi NH3 yang berkelanjutan.

####

Untuk informasi lebih lanjut, silakan klik di sini

Kontak:
Kipas Dia
Institut Fisika Kimia Dalian, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok
Kantor: 86-411-843-79240

Hak Cipta © Institut Fisika Kimia Dalian, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok

Jika Anda punya komentar, silakan Kontak kita.

Penerbit rilis berita, bukan 7th Wave, Inc. atau Nanotechnology Now, semata-mata bertanggung jawab atas keakuratan konten.

Bookmark: