Un sito attivo a scodella sull'elettruro intermetallico lantanide, composto da quattro la cationi superficiali e un atomo di si sotto la superficie, svolge il ruolo chiave nella catalisi efficiente di N2 –a–NH3 conversione rompendo le relazioni di scala attraverso specifiche interazioni elettrostatiche. questo sito attivo della ciotola presenta quindi un concetto di design di catalizzatore eterogeneo altamente efficiente per N2 –a–NH3 conversione. Credito:giornale cinese di catalisi
Gli N2 -a-NH3 la conversione è un processo chimico fondamentale per fornire azoto all'industria e all'agricoltura moderne. Sono stati compiuti sforzi enormi dall'invenzione del processo Haber-Bosch, ma è ancora un compito impegnativo fornire N2 -a-NH3 conversione a condizioni miti.
Un problema generale nasce dalle relazioni di scala, che impongono un'apparente contraddizione tra le capacità di un catalizzatore di attivare N2 e per rilasciare NH3 . Ciò si traduce in una curva vulcanica dell'attività catalitica per l'N2 -a-NH3 conversione, e pone quindi un limite alle prestazioni catalitiche mediante la progettazione ottimale del catalizzatore.
Questo è il principio Sabatier per la progettazione del catalizzatore, che afferma che l'adsorbimento di un intermedio rilevante sul catalizzatore ottimale non dovrebbe essere né troppo forte né troppo debole. In altre parole, il catalizzatore ottimale dovrebbe essere un compromesso. Pertanto, è interessante identificare e chiarire i processi catalitici che non sono dettati dalle relazioni di ridimensionamento, al fine di progettare catalizzatori eterogenei altamente efficienti al di là del compromesso.
Di recente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Hai Xiao dell'Università di Tsinghua, in Cina, ha studiato i meccanismi termocatalitici per N2 -a-NH3 conversione sull'elettrodo intermetallico LaRuSi mediante calcoli dei primi principi. Scoprono che un sito attivo della ciotola, composto da cationi La superficie e un atomo di Si sotto la superficie caricato negativamente originato dalla natura dell'elettruro, è la chiave per l'efficiente catalisi di N2 -a-NH3 conversione.
Le interazioni elettrostatiche e orbitali tra questo sito attivo della ciotola e gli intermedi di reazione migliorano notevolmente l'N2 attivazione che si traduce in N2 con carica negativa per una facile scissione del legame NN, mentre destabilizzano gli adsorbimenti di NHx (x =1, 2, 3) specie che contengono atomi di H con carica positiva, che facilita il desorbimento dell'NH3 finale Prodotto. È questo particolare sito attivo di bowl composto da f -block La cations e elecride Si anione che rompe le relazioni di scala per N2 altamente efficienti -a-NH3 conversione.
Rispetto ad altri catalizzatori di elettruri intermetallici isostrutturali a LaRuSi, confermano esplicitamente la rottura delle relazioni di scala tra gli adsorbimenti di NHx specie e quella di N. Le interazioni elettrostatiche adattive esercitate dal sito attivo della ciotola svolgono un ruolo chiave nella rottura delle relazioni di scala per N2 -a-NH3 conversione.
Identificano anche la possibile presenza di siti attivi simili in altri tipi di catalizzatori eterogenei altamente efficienti. Pertanto, propongono questo sito attivo della ciotola con interazioni elettrostatiche adattive come concetto di progettazione, che fornisce nuove intuizioni sulla progettazione di catalizzatori eterogenei altamente efficienti per N2 –a–NH3 conversione, così come altre reazioni catalitiche dettate dalle relazioni di ridimensionamento.
I risultati sono stati pubblicati su Chinese Journal of Catalysis . + Esplora ulteriormente
