Dual-site Collaboration ökar elektrokemisk kvävereduktion på Ru-SC enatomskatalysator

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Hem > Presse > Dual-site samarbete ökar elektrokemisk kväve reduktion på Ru-SC enatomskatalysator

Med hjälp av in situ Raman-spektroskopi och dynamisk kinetisk effekt har forskarna experimentellt bekräftat den positiva effekten av Ru/S-mekanismen med två ställen på eNRR över en modell av Ru-SC enatomskatalysator. KREDITERA
Chinese Journal of Catalysis

Sammanfattning:
Ammoniak (NH3) är ett mycket viktigt gödningsmedel och kemikalie för det mänskliga samhället, men dess produktion genom den traditionella Haber-Bosch-processen förbrukar avsevärd energi från fossila bränslen och producerar enorma koldioxidutsläpp. Drivs av förnybar energi ger elektrokatalytisk reduktion av kväve (N2) till NH3 under miljövänliga och milda förhållanden en mycket attraktiv lösning för kolneutralitet. Trots betydande framsteg på senare tid lider elektrokatalytisk kvävereduktionsreaktion (eNRR) fortfarande av begränsad selektivitet och aktivitet. Detta beror på superstabiliteten hos N≡N trippelbindning. Teoretiska och experimentella ansträngningar har visat att elektrokatalysatorerna alltid står inför en betydande utmaning för att effektivt aktivera N2 och åstadkomma den första protoneringen av N2 för att bilda NNH* i det hastighetsbestämmande steget (RDS).

Dual-site-samarbete ökar elektrokemisk kvävereduktion på Ru-SC enatomskatalysator

Dalian, Kina | Postat den 6 januari 2023

En strategi för att bryta ovanstående begränsning av eNRR är att involvera multireaktionsställen i katalytiska reaktioner, precis som de katalytiskt aktiva ställena i begåvade metalloenzymer. Till exempel, i Fe-nitrogenas, fungerar S-atomen intill Fe-centret som ett samkatalytiskt ställe för att binda protoner (H*), vilket elektrostatiskt aktiverar N2-molekylen som adsorberas av Fe-centret till det optimala tillståndet och tillhandahåller H* för hydreringen av N2. Ett sådant nära samarbete mellan metallcentret och dess koordinationsatomer gör det möjligt för nitrogenaset att uppnå ultrahög aktivitet och selektivitet. Därför kan man förvänta sig att det synergetiska arbetet med flera katalytiska platser på katalysatorytan avsevärt kan förbättra aktiviteten och selektiviteten hos eNRR.

Nyligen föreslog ett forskarlag under ledning av professor Tao Ling från Tianjin University, Kina, att förverkliga ett synergetiskt arbete med multireaktionsplatser för att övervinna begränsningen av hållbar NH3-produktion. Här, med hjälp av rutenium-svavel-kol (Ru-SC) katalysator som en prototyp, visar forskarna att Ru/S dual-site samarbetar för att katalysera eNRR vid omgivningsförhållanden. Med kombinationen av teoretiska beräkningar, in situ Raman-spektroskopi och experimentell observation, visar forskarna att sådan Ru/S-dual-site-samverkan i hög grad underlättar aktiveringen och den första protoneringen av N2 i det hastighetsbestämmande steget av eNRR. Som ett resultat uppvisar Ru-SC-katalysatorn avsevärt förbättrad eNRR-prestanda jämfört med rutin-Ru-NC-katalysatorn via en katalytisk mekanism på en plats. Det kan förutses att den specifikt designade katalytiska mekanismen för samarbete med två ställen kommer att öppna upp ett nytt sätt att erbjuda nya möjligheter för att främja hållbar NH3-produktion.

####

För mer information, klicka på här.

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

Om du har en kommentar, snälla Kontakta oss oss.

Emittenter av nyhetsmeddelanden, inte 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, är ensamma ansvariga för innehållets noggrannhet.

Bokmärke: