Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Zhang Haimin dell'Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) dell'Accademia cinese delle scienze ha riportato la scoperta del rodio metallico modificato con dodecanetiolo (Rh) per l'azoto elettrocatalitico ad alte prestazioni (N₂ ) ad ammoniaca.

L'approccio ingegneristico dell'interfaccia che hanno applicato in questo studio, secondo il team, è molto utile per lo sviluppo di elettrocatalizzatori efficienti di reazione di riduzione dell'azoto (NRR) per la sintesi di ammoniaca in condizioni ambientali. I risultati correlati sono stati pubblicati in Nano Research .

Rispetto al processo di sintesi dell'ammoniaca Haber-Bosch con condizioni di reazione impegnative e un elevato consumo energetico, l'NRR elettrocatalitico può essere eseguito a temperatura e pressione ambiente e la fonte di idrogeno è l'acqua. Pertanto, ha un importante valore di ricerca scientifica e fattibilità di applicazioni industriali.

Tuttavia, il non dipolo e la bassa solubilità dell'azoto rendono difficile l'adsorbimento sulla superficie del catalizzatore e l'attivazione. Inoltre, gli elettroliti sono una fonte naturale di protoni. Confrontato con N₂ , i protoni generati dalla scissione dell'acqua hanno un'energia di attivazione inferiore, quindi i siti di reazione sono più facilmente occupati dai protoni. Il numero di siti attivi per NRR è stato ridotto, con conseguente riduzione del tasso di resa di ammoniaca.

In questo studio, il Rh modificato con dodecanetiolo è stato fabbricato tramite una reazione idrotermale in fase vapore di dodecanetiolo facile saturata seguita da un processo di pirolisi a bassa temperatura. Le molecole idrofobiche del dodecanetiolo sulla superficie di Rh producevano un effetto di stereo-ostacolo, che inibiva la diffusione delle molecole d'acqua o H ⁺ alla superficie metallica e facilita N₂ adsorbimento, migliorando così la selettività NRR.

Inoltre, i calcoli della teoria funzionale della densità hanno rivelato che la copertura dell'idrogeno superficiale (H*) e la barriera dell'energia di reazione NRR erano entrambi diminuiti dopo la modifica del dodecanetiolo, migliorando così notevolmente le prestazioni NRR.

Questo studio fornisce nuove informazioni sull'effetto dell'interfaccia metallo-organico e sulla copertura H* sull'attività elettrochimica NRR. + Esplora ulteriormente

Ingegneria dei difetti e dell'interfaccia per e-NRR in condizioni ambientali