Samenwerking op twee locaties stimuleert elektrochemische stikstofreductie op Ru-SC Single-atom Catalyst

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Home > Media > Samenwerking op twee locaties verhoogt de elektrochemische stikstofreductie op de Ru-SC-katalysator met één atoom

Met behulp van in situ Raman-spectroscopie en dynamisch kinetisch effect hebben de onderzoekers experimenteel het positieve effect bevestigd van het Ru/S dual-site mechanisme op eNRR ten opzichte van een model Ru-SC single-atom katalysator. CREDIT
Chinees tijdschrift voor katalyse

Abstract:
Ammoniak (NH3) is een substantiële belangrijke meststof en chemische stof voor de menselijke samenleving, maar de productie ervan volgens het traditionele Haber-Bosch-proces verbruikt aanzienlijke energie uit fossiele brandstoffen en veroorzaakt een enorme uitstoot van koolstofdioxide. Aangedreven door hernieuwbare energie, biedt elektrokatalytische reductie van stikstof (N2) tot NH3 onder milieuvriendelijke en milde omstandigheden een zeer aantrekkelijke oplossing voor koolstofneutraliteit. Ondanks recente aanzienlijke vooruitgang lijdt de elektrokatalytische stikstofreductiereactie (eNRR) nog steeds aan beperkte selectiviteit en activiteit. Dit komt door de superstabiliteit van N≡N drievoudige binding. Theoretische en experimentele inspanningen hebben aangetoond dat de elektrokatalysatoren altijd voor een grote uitdaging staan om N2 effectief te activeren en de eerste protonering van N2 tot stand te brengen om NNH* te vormen in de snelheidsbepalende stap (RDS).

Samenwerking op twee locaties stimuleert de elektrochemische stikstofreductie op de Ru-SC-katalysator met één atoom

Dalian, China | Geplaatst op 6 januari 2023

Een strategie om de bovenstaande beperking van eNRR te doorbreken, is om multi-reactie-sites te betrekken bij katalytische reacties, net als de katalytisch actieve sites in getalenteerde metallo-enzymen. In Fe-stikstofase functioneert het S-atoom naast het Fe-centrum bijvoorbeeld als een co-katalytische plaats om protonen (H*) te binden, die het N2-molecuul dat door het Fe-centrum wordt geadsorbeerd elektrostatisch activeert tot de optimale toestand en H* levert voor de hydrogenering van N2. Zo'n nauwe samenwerking tussen het metaalcentrum en zijn coördinatie-atomen stelt de stikstofase in staat om ultrahoge activiteit en selectiviteit te bereiken. Daarom kan men verwachten dat het synergetische werk van meerdere katalytische sites op het katalysatoroppervlak de activiteit en selectiviteit van eNRR aanzienlijk kan verbeteren.

Onlangs stelde een onderzoeksteam onder leiding van prof. Tao Ling van de Tianjin University, China, voor om een synergetisch werk van multi-reactiesites te realiseren om de beperking van duurzame NH3-productie te overwinnen. Hierin laten de onderzoekers, met behulp van ruthenium-zwavel-koolstof (Ru-SC) katalysator als prototype, zien dat de Ru/S dual-site samenwerkt om eNRR te katalyseren bij omgevingsomstandigheden. Met de combinatie van theoretische berekeningen, in situ Raman-spectroscopie en experimentele observatie, tonen de onderzoekers aan dat een dergelijke Ru/S dual-site-samenwerking de activering en eerste protonatie van N2 in de snelheidsbepalende stap van eNRR enorm vergemakkelijkt. Als resultaat vertoont de Ru-SC-katalysator aanzienlijk verbeterde eNRR-prestaties in vergelijking met de routinematige Ru-NC-katalysator via een single-site katalytisch mechanisme. Verwacht mag worden dat het specifiek ontworpen dual-site collaboratieve katalytische mechanisme een nieuwe manier zal openen om nieuwe kansen te bieden voor het bevorderen van duurzame NH3-productie.

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Fan hij
Dalian Instituut voor Chemische Fysica, Chinese Academiewetenschappen
Kantoor: 86-411-843-79240

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: