El amoníaco es esencial para los alimentos y el suministro futuro de energía. En la industria, se produce principalmente mediante el proceso Haber-Bosch, que opera a altas temperaturas y presiones. Debido al alto consumo de energía y las emisiones de carbono de la industria del amoníaco, es importante desarrollar materiales y enfoques alternativos para obtener N2 eficiente. reducción a amoníaco impulsada por energías renovables.
Un grupo de investigación dirigido por el Prof. Chen Ping del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha realizado la fijación de nitrógeno fotoimpulsada y la síntesis de amoníaco mediada por hidruro de litio (LiH). El estudio se publica en Nature Chemistry. .
LiH es el hidruro salino más simple con una banda prohibida de 3,7 eV. Se ha investigado para el almacenamiento de hidrógeno debido a su alto contenido de hidrógeno (12,5% en peso). Sin embargo, la deshidrogenación de LiH es termodinámicamente desfavorable.
En este estudio, los investigadores encontraron que la iluminación ultravioleta (UV) de LiH podría inducir un cambio de color notable de blanco a azul claro, acompañado por la liberación de una pequeña cantidad de H2 bajo condiciones ambientales. Tal fenómeno implicaba que bajo iluminación ultravioleta, el LiH sufría fotólisis, lo que daba como resultado electrones generados por fotones atrapados en su vacante de hidrógeno como centros F ricos en electrones y de larga vida, lo que mostraba un mecanismo fundamentalmente diferente para la separación de los portadores de carga.
Los investigadores indicaron que el LiH iluminado tenía una superficie rica en electrones con vacantes de hidrógeno, lo que facilitaba la activación del N2. para formar el enlace N-H. Coalimentaron a un N2 /H2 mezcla con un bajo H2 presión parcial en los polvos de LiH, lo que lleva a la producción de amoníaco fotocatalítico en condiciones ambientales.
"Esta ruta fotoquímica tiene un funcionamiento flexible, lo que puede ser adecuado para la síntesis distribuida y a pequeña escala de amoníaco impulsada por energía solar intermitente", afirmó el profesor Chen.
Más información: Yeqin Guan et al, Síntesis de amoníaco impulsada por luz en condiciones suaves utilizando hidruro de litio, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01395-8
Información de la revista: Química de la naturaleza
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
