催化修复固氮

通过开发一个更有效的钌催化剂,研究人员在中国提高了电化学固氮效率,这一过程可能有一天取代是一种更环保的方式使哈勃-博施方法氨。

虽然仍是首选方法哈勃-博施方法生产氨和氮肥工业规模,研究人员一直在探索替代,不需要如此高的温度和压力。可能是更可持续的一个方法是N的电化学还原₂对NH₃可再生能源,这可能的力量。但这患有current-conversion效率低,最好的电极和催化剂在环境温度条件下实现效率10%左右——工业扩大太低。

现在,(太阳北京大学化学技术在中国和他的同事设法提高电化学与聪明的催化剂设计固氮。已有研究表明,金属催化剂分散的单个原子可以更有效的支持比大颗粒的金属,因为催化地活跃的站点都是均匀和金属可以最高效率的工作。所以太阳的团队建立了一个单原子的催化剂的电化学还原氮使用钌-金属已经承诺的反应——支持nitrogen-doped多孔碳。他们表明,使用催化剂N的水溶液中₂可能会增加其减少氨的current-conversion效率21%,远超过其他金属催化剂。

他们还表明,增加二氧化锆催化剂改进其对氮和特异性抑制氢气水的减少,竞争反应。这导致氨产量的两倍,下一个最好的催化剂。

“我们相信单原子催化剂的发展打开一个潜在的替代途径高效氨合成,”研究人员总结道,并补充说在N的方法值得进一步研究₂固定”。

约书亚McEnaney电化学还原氮工作的斯坦福大学在美国,说这种方法提供了一个“重要的路径”对可持续生产氨和肥料,和太阳集团工作的利用具有广阔的NH激动人心的新类型的催化剂₃选择性的。”这将是有趣的,看看类似工程的网站不同的核心原子或支持结构也可以为这个反应工作,如果对NH局部电流密度₃可以改善,”他说。