A amônia é essencial para alimentos e fornecimento futuro de energia. Na indústria, é produzido principalmente pelo processo Haber-Bosch, que opera em altas temperaturas e pressões. Devido ao alto consumo de energia e emissões de carbono da indústria de amônia, é importante desenvolver materiais alternativos e abordagens para N₂ eficientes. redução da amônia impulsionada por energias renováveis.

Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Chen Ping do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) realizou fixação de nitrogênio foto-dirigida e síntese de amônia mediada por hidreto de lítio (LiH). O estudo foi publicado na Nature Chemistry .

LiH é o hidreto salino mais simples com um band gap de 3,7 eV. Foi investigado para armazenamento de hidrogênio devido ao seu alto teor de hidrogênio (12,5% em peso). No entanto, a desidrogenação do LiH é termodinamicamente desfavorável.

Neste estudo, os pesquisadores descobriram que a iluminação ultravioleta (UV) do LiH poderia induzir uma notável mudança de cor de branco para azul claro, acompanhada pela liberação de uma pequena quantidade de H₂ sob condições ambientais. Tal fenômeno implicou que sob iluminação UV, o LiH sofreu fotólise, resultando em elétrons gerados por fótons presos em sua vacância de hidrogênio como centros F de longa duração e ricos em elétrons, o que mostrou um mecanismo fundamentalmente diferente para a separação dos portadores de carga.

Os pesquisadores indicaram que o LiH iluminado tinha uma superfície rica em elétrons com vacâncias de hidrogênio, o que facilitou a ativação do N2. para formar a ligação NH. Eles co-alimentaram um N₂ /H₂ mistura com baixo H₂ pressão parcial nos pós de LiH, levando à produção fotocatalítica de amônia em condições ambientais.

"Esta rota fotoquímica é flexível em operação, o que pode ser favorável à síntese distribuída e em pequena escala de amônia alimentada por energia solar intermitente", disse o Prof.

Mais informações: Yeqin Guan et al, Síntese de amônia acionada por luz sob condições amenas usando hidreto de lítio, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-023-01395-8
Informações do diário: Química da Natureza

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências