Dual-site-samarbeid øker elektrokjemisk nitrogenreduksjon på Ru-SC enkeltatomkatalysator

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hjemprodukt > Press > Dual-site samarbeid øker elektrokjemisk nitrogen reduksjon på Ru-SC enkelt-atom katalysator

Ved å bruke in situ Raman-spektroskopi og dynamisk kinetisk effekt, har forskerne eksperimentelt bekreftet den positive effekten av Ru/S-dual-site-mekanismen på eNRR over en modell Ru-SC enkeltatomkatalysator. KREDITT
Chinese Journal of Catalysis

Abstrakt:
Ammoniakk (NH3) er en betydelig viktig gjødsel og kjemikalie for det menneskelige samfunn, men produksjonen ved den tradisjonelle Haber-Bosch-prosessen bruker betydelig fossilt brenselenergi og produserer massive karbondioksidutslipp. Drevet av fornybar energi gir elektrokatalytisk reduksjon av nitrogen (N2) til NH3 under miljøvennlige og milde forhold en svært attraktiv løsning på karbonnøytralitet. Til tross for nylig betydelig fremgang, lider elektrokatalytisk nitrogenreduksjonsreaksjon (eNRR) fortsatt av begrenset selektivitet og aktivitet. Dette skyldes superstabiliteten til N≡N trippelbinding. Teoretisk og eksperimentell innsats har vist at elektrokatalysatorene alltid står overfor en betydelig utfordring for å effektivt aktivere N2 og oppnå den første protoneringen av N2 for å danne NNH* i hastighetsbestemmende trinn (RDS).

Dual-site samarbeid øker elektrokjemisk nitrogenreduksjon på Ru-SC enkeltatomkatalysator

Dalian, Kina | Lagt ut 6. januar 2023

En strategi for å bryte den ovennevnte begrensningen til eNRR er å involvere multireaksjonssteder i katalytiske reaksjoner, akkurat som de katalytisk aktive stedene i talentfulle metalloenzymer. For eksempel, i Fe-nitrogenase, fungerer S-atomet ved siden av Fe-senteret som et ko-katalytisk sted for å binde protoner (H*), som elektrostatisk aktiverer N2-molekylet adsorbert av Fe-senteret til den optimale tilstanden og gir H* for hydrogeneringen av N2. Et slikt nært samarbeid mellom metallsenteret og dets koordinasjonsatomer gjør det mulig for nitrogenasen å oppnå ultrahøy aktivitet og selektivitet. Derfor kan man forvente at det synergetiske arbeidet til flere katalytiske steder på katalysatoroverflaten kan forbedre aktiviteten og selektiviteten til eNRR betydelig.

Nylig foreslo et forskerteam ledet av prof. Tao Ling fra Tianjin University, Kina, å realisere et synergiarbeid med multireaksjonssteder for å overvinne begrensningen av bærekraftig NH3-produksjon. Her, ved å bruke ruthenium-svovel-karbon (Ru-SC) katalysator som en prototype, viser forskerne at Ru/S dual-site samarbeider for å katalysere eNRR ved omgivelsesforhold. Med kombinasjonen av teoretiske beregninger, in situ Raman-spektroskopi og eksperimentell observasjon, demonstrerer forskerne at slik Ru/S dual-site-samarbeid i stor grad letter aktiveringen og den første protoneringen av N2 i det hastighetsbestemmende trinnet til eNRR. Som et resultat viser Ru-SC-katalysatoren betydelig forbedret eNRR-ytelse sammenlignet med den rutinemessige Ru-NC-katalysatoren via en enkeltsteds katalytisk mekanisme. Det kan forventes at den spesifikt utformede dual-site kollaborative katalytiske mekanismen vil åpne opp en ny måte å tilby nye muligheter for å fremme bærekraftig NH3-produksjon.

####

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Fan He
Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy Sciences
Kontor: 86-411-843-79240

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: