Hợp tác tại hai địa điểm tăng cường quá trình khử nitơ điện hóa trên chất xúc tác đơn nguyên tử Ru-SC

Trang Chủ > Ấn Bản > Hợp tác hai địa điểm tăng cường khử nitơ điện hóa trên chất xúc tác đơn nguyên tử Ru-SC

Sử dụng quang phổ Raman tại chỗ và hiệu ứng động lực học, các nhà nghiên cứu đã xác nhận bằng thực nghiệm tác động tích cực của cơ chế vị trí kép Ru/S trên eNRR so với chất xúc tác đơn nguyên tử Ru-SC kiểu mẫu. TÍN DỤNG
Tạp chí xúc tác Trung Quốc

Tóm tắt:
Amoniac (NH3) là một loại phân bón và hóa chất quan trọng đáng kể đối với xã hội loài người, tuy nhiên, việc sản xuất nó theo quy trình Haber-Bosch truyền thống tiêu thụ năng lượng nhiên liệu hóa thạch đáng kể và tạo ra lượng khí thải carbon dioxide lớn. Được cung cấp năng lượng tái tạo, quá trình khử nitơ (N2) thành NH3 bằng xúc tác điện trong các điều kiện nhẹ và thân thiện với môi trường mang đến một giải pháp rất hấp dẫn để trung hòa carbon. Mặc dù có những tiến bộ đáng kể gần đây, phản ứng khử nitơ bằng điện hóa (eNRR) vẫn bị hạn chế về tính chọn lọc và hoạt động. Điều này là do tính siêu ổn định của liên kết ba N≡N. Các nỗ lực về lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh rằng các chất xúc tác điện luôn đối mặt với thách thức đáng kể để kích hoạt N2 một cách hiệu quả và hoàn thành quá trình proton đầu tiên của N2 để tạo thành NNH* trong bước xác định tốc độ (RDS).

Hợp tác hai địa điểm tăng cường khử nitơ điện hóa trên chất xúc tác đơn nguyên tử Ru-SC

Đại Liên, Trung Quốc | Đăng ngày 6 tháng 2023 năm XNUMX

Một chiến lược để phá vỡ giới hạn trên của eNRR là liên quan đến các vị trí đa phản ứng trong các phản ứng xúc tác, giống như các vị trí hoạt động xúc tác trong các enzyme luyện kim tài năng. Ví dụ, trong Fe nitrogenase, nguyên tử S liền kề với trung tâm Fe có chức năng như một vị trí đồng xúc tác để liên kết với các proton (H*), kích hoạt tĩnh điện phân tử N2 được trung tâm Fe hấp phụ đến trạng thái tối ưu và cung cấp H* cho hydro hóa N2. Sự hợp tác chặt chẽ như vậy giữa trung tâm kim loại và các nguyên tử phối hợp của nó cho phép nitrogenase đạt được hoạt tính và độ chọn lọc cực cao. Do đó, người ta có thể mong đợi rằng hoạt động tổng hợp của nhiều vị trí xúc tác trên bề mặt chất xúc tác có thể tăng cường đáng kể hoạt động và tính chọn lọc của eNRR.

Gần đây, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Tao Ling, Đại học Thiên Tân, Trung Quốc, đứng đầu đã đề xuất hiện thực hóa một công trình tổng hợp của các vị trí đa phản ứng để khắc phục hạn chế sản xuất NH3 bền vững. Ở đây, sử dụng chất xúc tác ruthenium-lưu huỳnh-carbon (Ru-SC) làm nguyên mẫu, các nhà nghiên cứu cho thấy rằng vị trí kép Ru/S hợp tác để xúc tác eNRR ở điều kiện môi trường xung quanh. Với sự kết hợp của các tính toán lý thuyết, quang phổ Raman tại chỗ và quan sát thực nghiệm, các nhà nghiên cứu chứng minh rằng sự hợp tác giữa hai vị trí Ru/S như vậy tạo điều kiện thuận lợi rất nhiều cho việc kích hoạt và proton đầu tiên của N2 trong bước xác định tốc độ của eNRR. Do đó, chất xúc tác Ru-SC thể hiện hiệu suất eNRR được tăng cường đáng kể so với chất xúc tác Ru-NC thông thường thông qua cơ chế xúc tác tại một vị trí. Có thể dự đoán rằng cơ chế xúc tác hợp tác hai vị trí được thiết kế đặc biệt sẽ mở ra một cách mới để mang lại những cơ hội mới để thúc đẩy sản xuất NH3 bền vững.

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
quạt anh
Viện Vật lý Hóa học Đại Liên, Viện Khoa học Trung Quốc
Văn phòng: 86-411-843-79240

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: