Ru-SC 単原子触媒 - Plato AiStream V2.1 でのデュアルサイトコラボレーションによる電気化学的窒素還元の促進

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in situ ラマン分光法と動的動力学効果を使用して、研究者はモデル Ru-SC 単原子触媒での eNRR に対する Ru/S デュアルサイトメカニズムの正の効果を実験的に確認しました。 CREDIT 中国語ジャーナルオブキャタリシス

in situ ラマン分光法と動的動力学効果を使用して、研究者はモデル Ru-SC 単原子触媒での eNRR に対する Ru/S デュアルサイトメカニズムの正の効果を実験的に確認しました。クレジット
触媒作用の中国ジャーナル

要約：
アンモニア (NH3) は、人間社会にとって非常に重要な肥料および化学物質ですが、従来のハーバーボッシュプロセスによるその生産は、かなりの化石燃料エネルギーを消費し、大量の二酸化炭素を排出します。再生可能エネルギーを利用した、環境に優しく穏やかな条件下での窒素 (N2) の NH3 への電極触媒還元は、カーボンニュートラルへの非常に魅力的なソリューションを提供します。最近の重要な進歩にもかかわらず、電極触媒窒素還元反応 (eNRR) はまだ限られた選択性と活性に苦しんでいます。これは、N≡N 三重結合の超安定性によるものです。理論的および実験的な取り組みにより、電極触媒は常に N2 を効果的に活性化し、N2 の最初のプロトン化を達成して律速段階 (RDS) で NNH* を形成するという重要な課題に直面していることが実証されています。

Ru-SC 単原子触媒での電気化学的窒素還元を促進するデュアルサイトコラボレーション

大連、中国 | 投稿日: 6 年 2023 月 XNUMX 日

上記の eNRR の制限を打破する 2 つの戦略は、有能な金属酵素の触媒的に活性な部位と同様に、触媒反応に複数の反応部位を関与させることです。例えば、Fe ニトロゲナーゼでは、Fe 中心に隣接する S 原子がプロトン (H*) を結合する助触媒部位として機能し、Fe 中心に吸着された N2 分子を最適な状態に静電的に活性化し、 NXNUMXの水素化。金属中心とその配位原子の間のこのような緊密な連携により、ニトロゲナーゼは非常に高い活性と選択性を達成することができます。したがって、触媒表面上の複数の触媒部位の相乗作用により、eNRRの活性と選択性が大幅に向上することが期待できます。

最近、中国の天津大学の Tao Ling 教授が率いる研究チームは、持続可能な NH3 生産の限界を克服するために、複数の反応部位の相乗効果を実現することを提案しました。ここで、ルテニウム-硫黄-炭素 (Ru-SC) 触媒をプロトタイプとして使用して、研究者は Ru/S デュアルサイトが協力して周囲条件で eNRR を触媒することを示しています。理論計算、in situ ラマン分光法、および実験的観察を組み合わせることで、研究者らは、このような Ru/S デュアルサイトの協力が、eNRR の律速段階での N2 の活性化と最初のプロトン化を大幅に促進することを示しています。その結果、Ru-SC 触媒は、シングルサイト触媒メカニズムを介して通常の Ru-NC 触媒と比較して大幅に強化された eNRR 性能を示します。特別に設計されたデュアルサイト共同触媒メカニズムは、持続可能な NH3 生産を進めるための新しい機会を提供する新しい方法を開くことが期待できます。

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コンタクト：
ファン彼
大連化学物理研究所、中国科学院
オフィス：86-411-843-79240

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