Catalizadores de plata modulados por ligandos de azufre de arilo con afinidad de unión adaptada para la conversión...

Área de la Ciencia:

• Electroquímica
• Ciencia de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Lograr una alta selectividad de amoníaco en la reducción electrocatalítica de nitrato es un desafío debido a las vías de reacción competitivas.
• Es crucial controlar el paso que determina la selectividad en la hidrogenación de intermedios que contienen nitrógeno.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de ingeniería molecular de interfaces para mejorar la selectividad del amoníaco en la reducción electrocatalítica de nitrato.
• Identificar ligandos eficaces que regulen la unión interfacial y la activación de intermedios clave en las superficies de nanocubos de plata.

Principales métodos:

• Funcionalización de superficies de nanocubos de plata con ligandos aromáticos anclados con tiol.
• Variación sistemática de las propiedades electrónicas del ligando para optimizar el rendimiento.
• Caracterizaciones electroquímicas in situ y simulaciones teóricas.
• Validación en un electrolizador de ensamblaje de membrana y electrodos.

Principales resultados:

• Identificación de 4-(metiltio)benzaldehído como ligando de alta eficacia.
• Aumento significativo de la eficiencia de Faraday del amoníaco del 50,8 % al 98,9 %.
• Se logró una alta tasa de rendimiento de amoníaco de 14 366,1 μg h⁻¹ cm⁻² a -0,63 V frente a RHE.
• Se demostró la promoción de la activación del agua y la aceleración de la hidrogenación del intermedio *HNO.

Conclusiones:

• La ingeniería molecular de interfaces proporciona una estrategia eficaz para el control de la selectividad en la reducción electrocatalítica de nitrato.
• La modificación con 4-(metiltio)benzaldehído mejora la producción de amoníaco al optimizar la unión interfacial y la activación de intermedios.
• La estrategia muestra viabilidad práctica para la conversión selectiva de nitrato en sistemas de electrolizadores.