이중 사이트 협업으로 Ru-SC 단일 원자 촉매에서 전기화학적 질소 감소 촉진

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연구원들은 in situ 라만 분광법과 동적 운동 효과를 사용하여 모델 Ru-SC 단일 원자 촉매를 통해 eNRR에 대한 Ru/S 이중 사이트 메커니즘의 긍정적인 효과를 실험적으로 확인했습니다. CREDIT 중국 촉매 저널

연구원들은 in situ 라만 분광법과 동적 운동 효과를 사용하여 모델 Ru-SC 단일 원자 촉매를 통해 eNRR에 대한 Ru/S 이중 사이트 메커니즘의 긍정적인 효과를 실험적으로 확인했습니다. 신용 거래
중국 촉매 저널

요약 :
암모니아(NH3)는 인간 사회에 실질적으로 중요한 비료 및 화학 물질이지만 전통적인 Haber-Bosch 공정에 의한 생산은 상당한 화석 연료 에너지를 소비하고 막대한 이산화탄소 배출을 생성합니다. 재생 가능 에너지로 구동되는 환경 친화적이고 온화한 조건에서 질소(N2)를 NH3로 전기 촉매로 환원하는 것은 탄소 중립에 대한 매우 매력적인 솔루션을 제공합니다. 최근의 상당한 진전에도 불구하고 전기촉매 질소 환원 반응(eNRR)은 여전히 제한된 선택성과 활성으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 이는 N≡N 삼중결합의 초안정성 때문이다. 이론적 및 실험적 노력은 전기 촉매가 N2를 효과적으로 활성화하고 속도 결정 단계(RDS)에서 NNH*를 형성하기 위해 N2의 첫 번째 양성자화를 달성하는 데 항상 중요한 문제에 직면해 있음을 입증했습니다.

이중 사이트 협업으로 Ru-SC 단일 원자 촉매에서 전기 화학적 질소 환원 촉진

중국 대련 | 게시일: 6년 2023월 XNUMX일

eNRR의 위의 한계를 깨는 한 가지 전략은 재능있는 금속 효소의 촉매 활성 부위와 마찬가지로 촉매 반응에 다중 반응 부위를 포함시키는 것입니다. 예를 들어, Fe 질소 분해 효소에서 Fe 중심에 인접한 S 원자는 양성자(H*)를 결합하는 보조 촉매 사이트로 기능하며, 이는 Fe 중심에 흡착된 N2 분자를 정전기적으로 활성화하여 최적의 상태로 H*를 제공합니다. N2의 수소화. 금속 중심과 그 배위 원자 사이의 긴밀한 협력을 통해 질소 분해 효소는 매우 높은 활성과 선택성을 달성할 수 있습니다. 따라서 촉매 표면의 여러 촉매 부위의 시너지 작용이 eNRR의 활성과 선택성을 크게 향상시킬 수 있음을 기대할 수 있습니다.

최근 중국 천진대학교의 Tao Ling 교수가 이끄는 연구팀은 지속 가능한 NH3 생산의 한계를 극복하기 위해 다중 반응 사이트의 시너지 작업을 실현할 것을 제안했습니다. 여기에서 프로토타입으로 루테늄-황-탄소(Ru-SC) 촉매를 사용하여 연구원들은 Ru/S 이중 사이트가 주변 조건에서 eNRR을 촉매하기 위해 협력한다는 것을 보여줍니다. 이론적 계산, 현장 라만 분광법 및 실험적 관찰의 조합을 통해 연구진은 이러한 Ru/S 이중 사이트 협력이 eNRR의 속도 결정 단계에서 N2의 활성화 및 첫 양성자화를 크게 촉진한다는 것을 입증했습니다. 결과적으로 Ru-SC 촉매는 단일 사이트 촉매 메커니즘을 통해 일상적인 Ru-NC 촉매에 비해 상당히 향상된 eNRR 성능을 나타냅니다. 특별히 설계된 이중 사이트 협업 촉매 메커니즘은 지속 가능한 NH3 생산을 발전시키기 위한 새로운 기회를 제공하는 새로운 방법을 열 것이라고 예상할 수 있습니다.

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연락처 :
판 허
중국 아카데미 과학 대련 화학 물리학 연구소
사무실 : 86-411-843-79240

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