Un equipo de investigación dirigido por el profesor Zhang Haimin de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China ha informado de su descubrimiento de rodio metálico (Rh) modificado con dodecanotiol para nitrógeno electrocatalítico de alto rendimiento (N₂ ) al amoníaco.

El enfoque de ingeniería de interfaz que aplicaron en este estudio, según el equipo, es muy útil para desarrollar electrocatalizadores eficientes de reacción de reducción de nitrógeno (NRR) para la síntesis de amoníaco en condiciones ambientales. Los resultados relacionados se publicaron en Nano Research .

En comparación con el proceso de síntesis de amoníaco de Haber-Bosch con condiciones de reacción exigentes y alto consumo de energía, la NRR electrocatalítica puede llevarse a cabo a temperatura y presión ambiente, y la fuente de hidrógeno es el agua. Por lo tanto, tiene un importante valor de investigación científica y viabilidad de aplicación industrial.

Sin embargo, la no dipolo y la baja solubilidad del nitrógeno dificultan su adsorción en la superficie del catalizador y su activación. Además, los electrolitos son una fuente natural de protones. Comparado con N₂ , los protones generados por la división del agua tienen menor energía de activación, por lo que los sitios de reacción son ocupados más fácilmente por protones. Se redujo la cantidad de sitios activos para NRR, lo que resultó en una menor tasa de producción de amoníaco.

En este estudio, el Rh modificado con dodecanotiol se fabricó a través de una fácil reacción hidrotermal en fase de vapor de dodecanotiol saturada seguida de un proceso de pirólisis a baja temperatura. Las moléculas hidrofóbicas de dodecanotiol en la superficie Rh produjeron un efecto de estereoobstáculo, que inhibió la difusión de moléculas de agua o H ⁺ a la superficie metálica y facilita N₂ adsorción, mejorando así la selectividad NRR.

Además, los cálculos de la teoría funcional de la densidad revelaron que la cobertura de hidrógeno superficial (H*) y la barrera de energía de reacción de NRR disminuyeron después de la modificación con dodecanotiol, lo que mejoró en gran medida el rendimiento de NRR.

Este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre el efecto de la interfaz metal-orgánica y la cobertura de H* en la actividad NRR electroquímica. + Explora más

Ingeniería de interfaces y defectos para e-NRR en condiciones ambientales