Ilustração do processo PEC NRR no eletrodo BP. Crédito:WANG Jiahong
Amônia (NH 3 ) é um produto químico importante na indústria e na agricultura, bem como um portador de energia emergente com grande conteúdo de hidrogênio.
Como uma alternativa para a síntese de amônia Haber-Bosch de alta energia intensiva, técnica fotoeletroquímica (PEC) foi proposta para produzir amônia a partir de N 2 e H 2 O na atmosfera ambiente. Contudo, materiais de eletrodo eficientes e sem metais nobres ainda são a chave para a síntese PEC de amônia.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. WANG Jiahong e o Prof. YU Xuefeng dos Institutos de Tecnologia Avançada de Shenzhen (SIAT) da Academia Chinesa de Ciências propôs um eletrodo de fósforo preto (BP) para uma síntese artificial eficiente de amônia.
O eletrodo foi fabricado por montagem camada por camada de nanofolhas BP em um substrato de óxido de estanho e índio (ITO) como o catalisador bidimensional livre de metal para a reação de redução de nitrogênio fotoeletroquímica (PEC) (NRR).
O estudo, intitulado "Síntese Fotoeletroquímica de Amônia com Fósforo Preto, "foi publicado em Materiais Funcionais Avançados em 20 de abril.
Neste estudo, o eletrodo BP exibiu atividade PEC NRR altamente eficiente com a taxa de rendimento de amônia de 102,4 μg · h -1 mgcat. -1 , a eficiência Faradaica de 23,3% a -0,4 V e boa estabilidade de longo prazo, qual foi o melhor entre os catalisadores não metálicos para a síntese de amônia por fotocatálise e eletrocatálise.
Além disso, a superfície favorável à dessorção de hidrogênio, banda plana elevada, campo elétrico externo, e os furos consumidos aumentaram a produtividade da amônia de forma sinérgica.
"BP tem muitos recursos que são adequados para a síntese de amônia, "disse o Dr. WANG Jiahong." É um semicondutor bandgap direto com alta mobilidade de portadora, bem como absorção de luz abrangendo uma ampla faixa. A absorção fraca de hidrogênio no BP puro também pode suprimir a reação de evolução do hidrogênio concorrente. A biblioteca de catalisadores NRR seria expandida pela introdução de material bidimensional tipo p. "
