Reducción electrocatalítica del nitrógeno a amoníaco utilizando un complejo trinuclear de tiolato de níquel

Área de la Ciencia:

• Química inorgánica
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reducción del nitrógeno (N2) al amoníaco (NH3) es una transformación química crítica pero desafiante.
• Los métodos electrocatalíticos ofrecen una alternativa sostenible al proceso Haber-Bosch.
• Pocos catalizadores logran una reducción selectiva de N2 a NH3 en condiciones ambientales.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo complejo trinuclear de níquel para la electrorreducción de N2.
• Investigar la actividad catalítica y la selectividad del complejo para la conversión de N2 en NH3.
• Para comparar su rendimiento con los complejos relacionados.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de un complejo trinuclear de Ni con ligandos tiolados voluminosos y una cavidad en forma de barco.
• Reducción electroquímica de N2 utilizando el complejo sintetizado en acetonitrilo con fenol como fuente de protones.
• Análisis de los productos de reducción y la eficiencia de Faraday.

Principales resultados:

• El complejo trinuclear de Ni electrocataliza selectivamente la reducción 6e−/6H+ de N2 a NH3.
• Se obtiene un alto rendimiento Faradaic de >80% para la producción de NH3 a -2,3 V frente a Fc+/0.
• Reducción selectiva demostrada a NH3, en contraste con una reducción de 4e−/4H+ a N2H4 por un complejo análogo.

Conclusiones:

• El complejo de Ni desarrollado es un electrocatalizador altamente eficiente y selectivo para la reducción de N2 a NH3.
• Los voluminosos ligandos tiolados y la cavidad en forma de barco son cruciales para lograr una alta selectividad.
• Este trabajo promueve el desarrollo de tecnologías sostenibles de síntesis de amoníaco.