Un nuevo catalizador de hierro ayuda a reducir preferentemente el óxido nítrico a hidroxilamina, abriendo puertas al control de la contaminación y la energía limpia. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST)
Nuestra dependencia de los combustibles fósiles como fuente de energía primaria ha llevado la contaminación del aire a un nivel sin precedentes, dando lugar a varias preocupaciones ambientales y de salud. Entre los principales contaminantes, óxido de nitrógeno (NO X ) La acumulación puede causar enfermedades respiratorias graves y un desequilibrio en el ciclo del nitrógeno de la Tierra. Reducir NO X la acumulación es, por lo tanto, un tema de suma importancia.
Recientemente, la conversión de NO X en productos nitrogenados inofensivos o incluso útiles se ha convertido en una estrategia prometedora. Particularmente atractivo para los científicos es la reducción de NO X a hidroxilamina (NH 2 OH), que puede utilizarse como fuente de energía renovable.
El paso de 'hacer o deshacer' que determina la formación de hidroxilamina es la reducción electroquímica catalítica de óxido nítrico (NO), que puede producir hidroxilamina u óxido nitroso (N 2 O), dependiendo del pH del electrolito y el potencial del electrodo. Los estudios muestran que para que la formación de hidroxilamina domine sobre N 2 O formación, Se requieren electrolitos muy ácidos con un pH inferior a 0. Sin embargo, un ambiente tan ásperamente ácido degrada rápidamente el catalizador, limitando la reacción. "El desarrollo de un nuevo catalizador con alta actividad, selectividad, y la estabilidad es el próximo desafío, ", dice el profesor Chang Hyuck Choi del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST) en Corea, donde trabaja en la catálisis de reacciones electroquímicas.
En un estudio reciente publicado en Comunicaciones de la naturaleza , El profesor Choi y sus colegas de Corea y Francia investigaron la reducción de NO en presencia de un nuevo catalizador de carbono dopado con hierro-nitrógeno (Fe-N-C) hecho de FeN aislado X C y restos unidos a un sustrato carbonoso. El catalizador fue elegido por su alta selectividad para el NH 2 Vía OH, así como su resistencia a condiciones extremadamente ácidas.
El equipo actuó en operando (es decir, durante la reacción) espectroscopía y análisis electroquímico del catalizador para determinar su sitio catalítico y la dependencia del pH del NH 2 Producción de OH.
Identificaron el sitio activo del catalizador como los restos ferrosos unidos al sustrato de carbono donde la tasa de NH 2 La formación de OH mostró un aumento peculiar al disminuir el pH. El equipo atribuyó esta peculiaridad a un estado de oxidación incierto del NO. Finalmente, lograron NH eficiente (71%) 2 Producción de OH en un NO-H prototípico 2 pila de combustible, establecer la utilidad práctica del catalizador. Es más, encontraron que el catalizador exhibía estabilidad a largo plazo, no muestra signos de desactivación incluso después de funcionar durante más de 50 horas.
El enfoque no solo reduce los contaminantes dañinos del aire, pero también proporciona un subproducto útil que puede resultar útil para marcar el comienzo de una sociedad de energía renovable. "Aparte de las aplicaciones de la hidroxilamina en la industria del nailon, también se puede utilizar como portador de hidrógeno alternativo. Por lo tanto, el nuevo catalizador no solo ayudará a reducir la cantidad de NO X contaminantes en nuestra atmósfera, sino que también nos llevan a un futuro de energía renovable, "Explica el profesor Choi.
Podemos respirar tranquilos sabiendo que los hallazgos del equipo nos acercan un poco más a una sociedad de energía renovable libre de contaminación.
