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Produção industrial de NH
3 tem sido realizado pelo processo Haber-Bosch há mais de 100 anos, no qual a dissociação de N
2 pensa-se que as moléculas de matéria-prima promovidas pelo co-catalisador de átomos alcalinos são o passo limitante da velocidade. A síntese Haber-Bosch consome 1% do consumo total de energia do mundo e é responsável por 1,4% do CO
2 global emissões. Portanto, os insights da escala atômica sobre o átomo K-N
2 interações de moléculas em substratos metálicos e, especificamente, a química de promoção de átomos alcalinos, tem significado global.
Pesquisadores da Universidade de Pittsburgh, juntamente com colaboradores teóricos da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, investigaram o precursor da catálise Haber-Bosch em escala atômica.
Em artigo de pesquisa a ser publicado em
Cell Reports Physical Science em 21 de abril de 2022, os pesquisadores, liderados por Hrvoje Petek, da Universidade de Pittsburgh, puderam observar diretamente na escala atômica por microscopia de varredura de túnel do N
2 adsorção, suas interações coletivas e tunelamento de N
2 induzido por elétrons processos de dessorção que estão relacionados com a promoção alcalina de NH
3 síntese.
A interação de pares dominante entre K e N
2 é uma atração eletrostática, de dois centros, de Coulomb, onde a transferência de carga de K para N
2 enfraquece o N
2 ligação da molécula para a sua dissociação na síntese de Haber-Bosch. O K-N
2 as interações interpretadas através da teoria do funcional da densidade estão de acordo com as observações experimentais.
Os estudos revelam as interações primárias, bem como o início da complexidade correlacionada que define a promoção do átomo alcalino da química catalítica.
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