Panoramica schematica dell'ingegneria dei difetti e dell'interfaccia per un efficiente elettrocatalizzatore e-NRR. Credito:Journal of Energy Chemistry
La reazione elettrochimica di riduzione dell'azoto (e-NRR) in condizioni ambientali è una strategia emergente utilizzata per affrontare i processi ad alta intensità di idrogeno ed energia coinvolti nell'ammoniaca industriale (NH 3 ) sintesi tramite il tradizionale processo Haber-Bosch. Però, Le prestazioni di e-NRR sono attualmente ostacolate dall'inerzia intrinseca di N 2 molecole, cinetica estremamente lenta, e la schiacciante concorrenza della reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER), tutto ciò si traduce in una resa e selettività dell'ammoniaca insoddisfacenti.
Per ottenere un NRR ad alta selettività e ad alte prestazioni in condizioni ambientali, è urgente la progettazione razionale di elettrocatalizzatori efficienti. L'ingegneria dei difetti e delle interfacce è in grado di ottenere nuove proprietà fisiche e chimiche, così come effetti sinergici superiori per vari elettrocatalizzatori.
Recentemente, il gruppo di ricerca Wang Danhong dell'Università di Nankai ha esaminato gli ultimi progressi dei catalizzatori e-NRR in condizioni ambientali dal punto di vista dell'ingegneria dei difetti e delle interfacce. Gli autori hanno prima fornito un'introduzione generale al meccanismo NRR. Successivamente, gli autori hanno fornito una revisione completa e dettagliata sull'ingegneria dei difetti e delle interfacce per gli elettrocatalizzatori e-NRR, enfatizzando la delucidazione dei siti attivi e dei meccanismi intrinseci.
Hanno discusso di come il difetto (posti vacanti, drogaggio di eteroatomi, singolo atomo, sfaccettature di cristallo, amorfizzazione) l'ingegneria e la superficie (interfaccia metallo-ossido di metallo, interfaccia materiale metallo-carbonio, composti intermetallici dal punto di vista delle strutture legate, interfaccia gas-elettrolita-catalizzatore) la regolazione altera il numero di siti attivi o la struttura elettronica, e quindi promuovere l'attività degli elettrocatalizzatori NRR.
Nella sezione finale, gli autori hanno riassunto lo stato attuale della ricerca e le sfide in questo campo emergente da diversi aspetti e hanno discusso le potenziali strategie per sviluppare elettrocatalizzatori NRR più avanzati. Si prevede che questa revisione stimolerà e aiuterà i ricercatori a creare catalizzatori più efficienti per l'NRR elettrochimico.
