Współpraca dwustronna zwiększa elektrochemiczną redukcję azotu na jednoatomowym katalizatorze Ru-S-C

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Strona główna > Naciśnij przycisk > Współpraca dwóch ośrodków zwiększa elektrochemiczną redukcję azotu na jednoatomowym katalizatorze Ru-SC

Wykorzystując spektroskopię Ramana in situ i dynamiczny efekt kinetyczny, naukowcy potwierdzili eksperymentalnie pozytywny wpływ mechanizmu podwójnego miejsca Ru/S na eNRR na modelowym jednoatomowym katalizatorze Ru-SC. KREDYT
Chiński Dziennik Katalizy

Abstrakcyjny:
Amoniak (NH3) jest bardzo ważnym nawozem i substancją chemiczną dla społeczeństwa ludzkiego, jednak jego produkcja tradycyjnym procesem Habera-Boscha pochłania znaczne ilości energii pochodzącej z paliw kopalnych i powoduje ogromne emisje dwutlenku węgla. Zasilana energią odnawialną elektrokatalityczna redukcja azotu (N2) do NH3 w przyjaznych dla środowiska i łagodnych warunkach zapewnia bardzo atrakcyjne rozwiązanie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. Pomimo ostatnich znacznych postępów, reakcja elektrokatalitycznej redukcji azotu (eNRR) nadal ma ograniczoną selektywność i aktywność. Wynika to z superstabilności potrójnego wiązania N≡N. Wysiłki teoretyczne i eksperymentalne wykazały, że elektrokatalizatory zawsze stoją przed poważnym wyzwaniem, aby skutecznie aktywować N2 i przeprowadzić pierwszą protonację N2, tworząc NNH* w etapie określania szybkości (RDS).

Współpraca dwumiejscowa zwiększa elektrochemiczną redukcję azotu na jednoatomowym katalizatorze Ru-SC

Dalian, Chiny | Opublikowano 6 stycznia 2023 r

Jedną ze strategii przełamania powyższego ograniczenia eNRR jest zaangażowanie miejsc wielu reakcji w reakcje katalityczne, podobnie jak miejsca aktywne katalitycznie w utalentowanych metaloenzymach. Na przykład w azotazie Fe atom S sąsiadujący z centrum Fe działa jako miejsce kokatalityczne do wiązania protonów (H*), które elektrostatycznie aktywuje cząsteczkę N2 zaadsorbowaną przez centrum Fe do stanu optymalnego i zapewnia H* dla uwodornienie N2. Tak ścisła współpraca między centrum metalu a jego atomami koordynacyjnymi umożliwia azotazie osiągnięcie ultrawysokiej aktywności i selektywności. Można zatem oczekiwać, że synergiczna praca wielu miejsc katalitycznych na powierzchni katalizatora może znacznie zwiększyć aktywność i selektywność eNRR.

Niedawno zespół badawczy kierowany przez prof. Tao Linga z Uniwersytetu Tianjin w Chinach zaproponował realizację synergicznej pracy miejsc wielu reakcji w celu przezwyciężenia ograniczeń zrównoważonej produkcji NH3. Tutaj, używając jako prototypu katalizatora rutenowo-siarkowo-węglowego (Ru-SC), naukowcy wykazali, że podwójne miejsce Ru/S współpracuje w celu katalizowania eNRR w warunkach otoczenia. Dzięki połączeniu obliczeń teoretycznych, spektroskopii ramanowskiej in situ i obserwacji eksperymentalnych, naukowcy wykazali, że taka dwumiejscowa współpraca Ru/S znacznie ułatwia aktywację i pierwszą protonację N2 na etapie określania szybkości eNRR. W rezultacie katalizator Ru-SC wykazuje znacznie lepszą wydajność eNRR w porównaniu z rutynowym katalizatorem Ru-NC za pośrednictwem mechanizmu katalitycznego w jednym miejscu. Można przewidywać, że specjalnie zaprojektowany dwumiejscowy mechanizm katalityczny oparty na współpracy otworzy nowy sposób oferowania nowych możliwości rozwoju zrównoważonej produkcji NH3.

####

Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj

Łączność:
Wachlarz On
Dalian Institute of Chemical Fizyki, Chińska Akademia Nauk
Biuro: 86-411-843-79240

Jeśli masz komentarz, proszę Kontakt my.

Wydawcy komunikatów prasowych, a nie 7th Wave, Inc. lub Nanotechnology Now, ponoszą wyłączną odpowiedzialność za dokładność treści.

Zakładka: