Pruebas de sitios activos distintos en el cobre derivado del óxido para la reducción electroquímica de nitrato

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de nitrato es un proceso clave para la síntesis de amoníaco.
• Los catalizadores de cobre (Cu) son prometedores, pero sufren una desorción intermedia, lo que reduce la eficiencia.
• La desorción de nitrito (NO2-) limita la productividad del amoníaco y la eficiencia de Farada en los catalizadores estándar de Cu.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo catalítico del Cu derivado del óxido para la reducción de nitratos.
• Comprender el papel de los sitios activos en el aumento de la selectividad del amoníaco.
• Para comparar el rendimiento del Cu derivado de óxidos con los catalizadores de Cu estándar.

Principales métodos:

• Experimentos de reducción electroquímica con alimentos mezclados de nitrato y nitrito.
• Espectroscopia de absorción de infrarrojos con superficie de reflexión total atenuada (ATR-SEIRAS).
• Experimentos de etiquetado isotópico (15NO3-/14NO2- co-reducción)
• Modelado matemático de la cinética de la reacción con sitios de adsorción duales.

Principales resultados:

• El Cu derivado de óxidos muestra una mayor productividad de amoníaco con alimentos mezclados de nitrato y nitrito.
• Evidencia de al menos dos sitios activos cooperativos distintos: uno para el nitrato a nitrito y otro para el nitrito a amoníaco.
• Las muestras estándar de Cu no mostraron tal mejora, lo que indica un solo tipo de sitio activo.

Conclusiones:

• La presencia de dos sitios activos cooperativos en el Cu derivado del óxido impide la desorción intermedia.
• Este mecanismo de doble ubicación mejora significativamente la productividad del amoníaco y la eficiencia Faradaic.
• Los resultados ponen de relieve la importancia de un diseño racional del sitio activo para la electrocatálisis avanzada.