Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Zeng Jie e dal Prof Geng Zhigang dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) ha proposto un nuovo modello per l'idrossilammina sostenibile (NH2 OH) sintesi attraverso una via a cascata plasma-elettrochimica (PECP). Hanno raggiunto la sintesi verde e sostenibile di NH2 OH dall'aria ambiente e dall'acqua in condizioni miti. Il loro studio è pubblicato su Nature Sustainability.
NH2 L'OH, come importante intermedio chimico, è ampiamente utilizzato nei campi della chimica fine della medicina, dei pesticidi, dei tessili e altro ancora. I metodi tradizionali di produzione dell'NH2 Gli OH includono principalmente il processo Raschig, un metodo di riduzione dell'ossido nitrico e un metodo di riduzione dell'acido nitrico. Tuttavia, il processo Raschig provoca una grande perdita di azoto e inquinamento ambientale; mentre gli altri due metodi producono grandi emissioni di carbonio. È quindi urgente sviluppare un nuovo processo di sintesi verde, a basse emissioni di carbonio e sostenibile per NH2 OH.
Si prevede che il processo di elettrosintesi guidato dall'elettricità verde e che utilizza l'acqua come fonte di protoni supererà gli inconvenienti del tradizionale NH2 Processi di produzione dell'OH. Tuttavia, a causa della stabilità termodinamica delle molecole di azoto, è difficile ottenere un'attivazione efficiente delle molecole di azoto nel processo elettrocatalitico diretto dell'azoto.
I ricercatori sono riusciti a ottenere la sintesi verde e sostenibile di NH2 OH utilizzando solo aria e acqua come materie prime sviluppando un nuovo processo che accoppia la fissazione dell'azoto plasmatico alla produzione di acido nitrico con la riduzione elettrocatalitica dell'acido nitrico a NH2 OH. Inoltre, il team ha progettato un dispositivo di scarica al plasma con più punte parallele in modo da allargare la zona di sovrapposizione per l'attivazione efficiente del gas azoto.
Innanzitutto, i ricercatori hanno introdotto aria nel dispositivo di scarica ad arco parallelo al plasma e hanno utilizzato una soluzione acquosa contenente arancio metilico come assorbente del gas di scarico per convertire la soluzione da neutra ad acida. Ottimizzando la portata dell'aria, hanno ottenuto una soluzione di acido nitrico con una concentrazione massima di 20,3 millimoli per litro. Con ciascun ciclo di reazione della durata di 30 minuti, il dispositivo di scarica al plasma ha mantenuto un'eccellente stabilità per 20 cicli. La soluzione di acido nitrico ottenuta potrebbe essere utilizzata direttamente per la sintesi elettrocatalitica di NH2 OH dopo diluizione e aggiunta di elettroliti.
Inoltre, il team ha anche preparato un catalizzatore a film sottile di bismuto metallico tramite sputtering con magnetron e lo ha applicato alla riduzione elettrocatalitica dell'acido nitrico per produrre NH2 OH.
L'accumulo di NH2 È stato studiato l'OH nell'elettrolita durante l'elettrolisi a lungo termine di una soluzione di acido nitrico da 100 mmol/L mediante un catalizzatore a film sottile di bismuto. Dopo elettrolisi continua per 5 ore, la concentrazione più alta di NH2 L'OH ha raggiunto 77,7 mmol/L. Infine 1,887 g di NH2 ad elevata purezza È stato preparato il prodotto OH solfato.
Questo studio propone un modo praticabile per sintetizzare in modo efficiente l'idrossilammina da materie prime più semplici in condizioni più blande, che contribuisce alla trasformazione sostenibile dell'industria chimica.
Ulteriori informazioni: Xiangdong Kong et al, Sintesi dell'idrossilammina dall'aria e dall'acqua attraverso un percorso a cascata plasma-elettrochimico, Sostenibilità della natura (2024). DOI:10.1038/s41893-024-01330-w
Informazioni sul giornale: Sostenibilità della natura
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
