L'ammoniaca è un vettore energetico a emissioni zero e un potenziale carburante per il trasporto ampiamente applicato a fertilizzanti, plastica ed esplosivi. I metodi convenzionali di sintesi dell'ammoniaca si basano principalmente sul processo Haber-Bosch ad alta temperatura e alta pressione, che porta a un notevole consumo di energia ed emissioni di gas serra.

Pertanto, lo sviluppo di soluzioni appropriate per ottenere una produzione di ammoniaca ad alta efficienza, bassa energia, basse emissioni e sostenibile in condizioni ambientali favorevoli è fondamentale. La sintesi elettrochimica dell'ammoniaca, che è diventata un argomento di ricerca popolare, consente di realizzare la reazione di sintesi dell'ammoniaca termodinamicamente non spontanea in condizioni ambientali guidate dall'energia elettrica.

Tuttavia, N₂ non polare è insolubile in acqua, il che ne limita l'adsorbimento e l'attivazione sulla superficie del catalizzatore, e la reazione di evoluzione competitiva dell'idrogeno al potenziale di riduzione riduce sostanzialmente la resa e l'efficienza faradaica di N₂ riduzione ad ammoniaca. Pertanto, trovare nuovi elettrocatalizzatori con elevate prestazioni catalitiche e studiare il meccanismo di reazione di N₂ la riduzione ad ammoniaca è fondamentale.

Di recente, il professor Luo Wenbin della Northeastern University e Li Feng dell'Insititute of Metal Research hanno pubblicato un articolo intitolato "Boosting nitrogen electrocatalytic fixation by three-dimensional TiO_2-δ N_δ array di nanofili" nel Journal of Energy Chemistry . Il primo autore di questo articolo è Mu Jianjia, uno studente di dottorato presso la Northeastern University. Gao Xuanwen, che è un professore associato, è il coautore. Gli autori corrispondenti sono il professor Luo Wenbin e Li Feng.

In questo studio, gli array di nanofili 3D sono stati coltivati ​​su tela di carbonio per formare una rete integrata per evitare reazioni collaterali indotte dal legante, aumentando la durata del ciclo. La reazione di riduzione dell'azoto (NRR) ha mostrato un'elevata resa di ammoniaca (14,33 µg h ^{− 1} mg_gatto ^{− 1} ) a -0,2 V e alta efficienza faradica (9,17%) a -0,1 V in elettrolita KOH 0,1 M, superando l'O_v riportato -ricco TiO₂ elettrocatalizzatori a base.

Gli effetti sinergici di O_v e Ti ³⁺ nella NRR in condizioni ambientali sono state dimostrate sperimentalmente e teoricamente, presentando così un nuovo concetto per elettrocatalizzatori altamente efficienti. + Esplora ulteriormente

Promuovere la sintesi elettrocatalitica di ammoniaca del catalizzatore di rodio