Conocimientos a nivel microscópico sobre el mecanismo de síntesis mejorada de NH en el sistema de...

Área de la Ciencia:

• Química del plasma
• La electrocatálisis
• Química ecológica
• Síntesis de amoníaco

Sus antecedentes:

• La oxidación integrada del nitrógeno y la reducción electrocatalítica habilitadas por plasma (pNOR-eNOR) ofrece una vía prometedora para la síntesis de amoníaco renovable.
• La comprensión de la activación plasmática de N2 y O2 y el mecanismo de reducción electrocatalítica al amoníaco es crucial para la optimización y la ampliación del proceso.

Objetivo del estudio:

• Investigar sistemáticamente la activación y la recombinación de las moléculas de N2 y O2 por medio del plasma.
• Para desacoplar el mecanismo microscópico de reducción electrocatalítica de óxidos de nitrógeno a amoníaco (eNOR).
• Explorar el papel de las nanopartículas de cobre en el proceso integrado pNOR-eNOR.

Principales métodos:

• Investigación sistemática de la activación de N2 y O2 mediante plasma.
• Reducción electrocatalítica de óxidos de nitrógeno utilizando nanopartículas de cobre.
• Espectroscopia infrarroja in situ para la detección de productos intermedios de la reacción.
• Espectroscopia Raman in situ para el estudio de la dinámica del catalizador.

Principales resultados:

• Se descubrió que la concentración de óxidos de nitrógeno (NOx) producidos dependía de la longitud de la descarga por chispa y de la relación N2/O2.
• Se identificaron la protonación sucesiva y los principales productos intermedios que contienen N de eNOR.
• Se observó la reconstrucción dinámica de las nanopartículas de cobre durante la reacción.
• Se logró una alta tasa de rendimiento de amoníaco de ~ 40 nmol s-1 cm-2 y casi un 90% de eficiencia Faradaic.

Conclusiones:

• El estudio proporciona una comprensión microscópica del mecanismo pNOR-eNOR.
• Las nanopartículas de cobre son electrocatalizadores efectivos para la síntesis de amoníaco integrado.
• El sistema desarrollado demuestra un alto rendimiento para la electrosíntesis de amoníaco verde a partir del aire y el agua en condiciones ambientales.