Producción de amoníaco catalizado por molibdeno con dióxido de samario y alcoholes o agua

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Química inorgánica
• Química sustentable

Sus antecedentes:

• La producción de amoníaco es vital para los fertilizantes, pero el proceso Haber-Bosch requiere mucha energía.
• Los métodos alternativos incluyen la catálisis de metales de transición, pero a menudo requieren reactivos caros o peligrosos.
• El desarrollo de sistemas de fijación de nitrógeno rentables y respetuosos con el medio ambiente es un desafío clave.

Objetivo del estudio:

• Investigar un nuevo sistema catalítico para la síntesis de amoníaco en condiciones ambientales.
• Identificar reactivos de bajo costo, fácilmente disponibles y ecológicamente benignos para la fijación de nitrógeno.
• Para lograr altos rendimientos y tasas de producción de amoníaco utilizando complejos de molibdeno.

Principales métodos:

• Utilizado samario (II) dioduro (SmI2) en combinación con alcoholes o agua como fuente reductora y de protones.
• Se utilizan complejos de molibdeno como catalizadores para la reducción de nitrógeno.
• Se llevó a cabo la reacción en condiciones de temperatura y presión ambiente.

Principales resultados:

• Se ha logrado una producción significativa de amoníaco, hasta 4.350 equivalentes en relación con el catalizador.
• Se observó una alta frecuencia de rotación de aproximadamente 117 por minuto.
• Los rendimientos de amoníaco demostrados y las tasas de formación son órdenes de magnitud superiores a los sistemas artificiales anteriores, acercándose a los de la nitrogenasa.

Conclusiones:

• El sistema SmI2-alcohol/agua con catalizadores de molibdeno permite una síntesis de amoníaco eficiente en condiciones ambientales.
• La mayor reactividad se atribuye a un proceso de transferencia de electrones acoplado a protones facilitado por SmI2.
• Aunque todavía no es escalable industrialmente, este estudio abre nuevas vías para la investigación de la fijación catalítica del nitrógeno.