微波可再生,联合化协调多孔碳催化剂用于固定
Peiji Deng1,2,3,4, Yixian Liu1, Yunliang Liu1
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Institute for Energy Research of Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu, China.
ACS applied materials & interfaces
|September 12, 2023
概括
研究人员开发了一种新的Ni/Zn双金属催化剂,通过电化学降解反应 (NRR) 来合成氨. 这种具有成本效益的催化剂为能源密集的哈伯-博斯工艺提供了一个可持续的替代方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
- 绿色化学 绿色化学
背景情况:
- 哈伯 - 博什工艺主导着全球氨 (NH) 合成,但非常耗能,并对碳排放有很大的贡献.
- 电化学降解反应 (NRR) 在温和条件下为NH3生产提供了一个有前途的替代方案.
- 在NRR的一个关键挑战是通过电催化剂将强-三键 (NN) 分裂的困难.
研究的目的:
- 通过NRR开发一种成本效益高效的电催化剂,用于通过NRR合成氨.
- 研究双金属兴奋剂和多孔碳结构在提高NRR性能方面的作用.
- 用理论计算来探索拟议的催化剂的机制.
主要方法:
- 一种类似叶片的MOF衍生的Ni/Zn双金属共化协调多孔碳 (Ni/Zn-NPC) 电催化剂的合成.
- 在Na2SO4电解质中,对Ni/Zn-NPC催化剂用于NH3生产的电化学评估.
- 微波处理用于催化剂再生和稳定性增强.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以阐明NRR机制和活性位点.
主要成果:
- Ni/Zn-NPC催化剂实现了高NH3的生产率为22.68μg h-1 mgcat-1在-1.0V与RHE.
- 微波处理在再生催化剂和提高其稳定性方面被证明是有效的.
- DFT研究表明,微量Ni兴奋剂优化了局部协调环境和Zn位点上的N2吸附,促进NRR.
结论:
- 开发的Ni/Zn-NPC材料是一种高效和可再生的电催化剂,用于可持续的氨合成.
- 对于高NRR活性来说,Ni/Zn双金属兴奋剂和协调的多孔碳结构的协同效应至关重要.
- 这项工作为电化学N2减少的催化剂设计提供了宝贵的见解,并为更绿色的氨生产提供了潜在的途径.
更多相关视频
08:40Synthesis of Metal Nanoparticles Supported on Carbon Nanotube with Doped Co and N Atoms and its Catalytic Applications in Hydrogen Production
Published on: December 6, 2021
3.6K
10:57Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction
Published on: April 10, 2018
18.3K
相关概念视频
Catalysis
27.0K
The presence of a catalyst affects the rate of a chemical reaction. A catalyst is a substance that can increase the reaction rate without being consumed during the process. A basic comprehension of a catalysts’ role during chemical reactions can be understood from the concept of reaction mechanisms and energy diagrams.
27.0K
Inorganic Nitrogen Assimilation
43
Nitrogen is an essential element in biological systems, forming a crucial component of proteins, nucleic acids, and other cellular constituents. Many bacteria and archaea acquire nitrogen in the form of nitrate (NO₃⁻) or ammonia (NH₃), which are then assimilated into biomolecules through specific enzymatic pathways.Assimilatory Nitrate ReductionWhen nitrate enters the cell, it undergoes a two-step reduction process known as assimilatory nitrate reduction. Initially, the enzyme...
43
