Ilustración del proceso PEC NRR en electrodo BP. Crédito:WANG Jiahong
Amoníaco (NH 3 ) es una sustancia química importante en la industria y la agricultura, así como un portador de energía emergente con un gran contenido de hidrógeno.
Como alternativa a la síntesis de amoníaco de Haber-Bosch, de alto consumo energético, Se ha propuesto la técnica fotoelectroquímica (PEC) para producir amoníaco a partir de N 2 y H 2 O en atmósfera ambiente. Sin embargo, Los materiales de electrodo eficientes y libres de metales nobles siguen siendo la clave para la síntesis PEC de amoníaco.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. WANG Jiahong y el Prof. YU Xuefeng de los Institutos de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SIAT) de la Academia de Ciencias de China propuso un electrodo de fósforo negro (BP) para la síntesis artificial eficiente de amoníaco.
El electrodo se fabricó mediante el ensamblaje capa por capa de nanohojas BP sobre un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO) como catalizador bidimensional sin metal para la reacción fotoelectroquímica (PEC) de reducción de nitrógeno (NRR).
El estudio, titulado "Síntesis fotoelectroquímica de amoníaco con fósforo negro, "fue publicado en Materiales funcionales avanzados el 20 de abril.
En este estudio, el electrodo BP exhibió una actividad PEC NRR altamente eficiente con una tasa de rendimiento de amoníaco de 102,4 μg · h -1 mgcat. -1 , la eficiencia Faradaica del 23,3% a -0,4 V y buena estabilidad a largo plazo, que fue el mejor entre los catalizadores no metálicos para la síntesis de amoníaco por fotocatálisis y electrocatálisis.
Es más, la superficie favorable a la desorción de hidrógeno, banda plana levantada, campo eléctrico externo, y los agujeros consumidos mejoraron la productividad del amoniaco de forma sinérgica.
"BP tiene muchas características que son adecuadas para la síntesis de amoníaco, ", dijo el Dr. WANG Jiahong." Es un semiconductor de banda prohibida directa con alta movilidad de portadora, así como absorción de luz que abarca un amplio rango. La absorción de hidrógeno débil en BP desnudo también puede suprimir la reacción de desprendimiento de hidrógeno competitivo. La biblioteca de catalizadores NRR se ampliaría mediante la introducción de material bidimensional de tipo p ".
