Un estudio espectroscópico sobre la reacción de reducción electroquímica del nitrógeno en superficies de oro y...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica del nitrógeno en amoníaco es un proceso de conversión de energía sostenible prometedor.
• Comprender los mecanismos de reacción y los intermedios es crucial para optimizar el rendimiento del catalizador.
• Los catalizadores a base de oro muestran potencial, pero las vías de reacción siguen sin estar claras.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar el mecanismo de reacción de reducción de nitrógeno a amoníaco en las superficies de oro.
• Identificar los principales intermediarios de reacción mediante espectroscopia in situ.
• Para comparar la vía de reacción del oro con la del platino.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de absorción de infrarrojos mejorada por superficie (SEIRAS) para el análisis in situ.
• La reducción de nitrógeno se realizó en un electrodo de película delgada de oro.
• Se controlaron los potenciales electroquímicos con un electrodo de hidrógeno reversible.

Principales resultados:

• Se detectaron especies de nitrógeno-hidrógeno (N₂H_y) en superficies de oro por debajo de 0 V frente a RHE.
• Las bandas vibracionales características (1453, 1298, 1109 cm-1) confirmaron los intermedios N2H.
• No se observaron productos intermedios que contengan nitrógeno en el platino en condiciones idénticas.

Conclusiones:

• La reacción de reducción de nitrógeno en el oro procede a través de un mecanismo asociativo.
• El enlace NN se rompe simultáneamente con la adición de hidrógeno.
• Este mecanismo explica la mayor eficiencia del oro en comparación con el platino para la reducción del nitrógeno, donde domina la evolución del hidrógeno.