Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zhang Haimin do Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) da Academia Chinesa de Ciências relatou sua descoberta de ródio metálico modificado com dodecanotiol (Rh) para nitrogênio eletrocatalítico de alto desempenho (N₂ ) para amônia.
A abordagem de engenharia de interface que eles aplicaram neste estudo, de acordo com a equipe, é muito útil no desenvolvimento de eletrocatalisadores eficientes de reação de redução de nitrogênio (NRR) para síntese de amônia em condições ambientais. Resultados relacionados foram publicados em Nano Research .

Comparado com o processo de síntese de amônia Haber-Bosch com condições de reação exigentes e alto consumo de energia, o NRR eletrocatalítico pode ser realizado à temperatura e pressão ambiente, e a fonte de hidrogênio é a água. Portanto, possui importante valor de pesquisa científica e viabilidade de aplicação industrial.

No entanto, o não dipolo e a baixa solubilidade do nitrogênio dificultam a adsorção na superfície do catalisador e a ativação. Além disso, os eletrólitos são uma fonte natural de prótons. Comparado com N₂ , os prótons gerados pela divisão da água têm menor energia de ativação, de modo que os sítios de reação são mais facilmente ocupados pelos prótons. O número de sítios ativos para NRR foi reduzido, resultando em menor taxa de rendimento de amônia.

Neste estudo, o Rh modificado com dodecanotiol foi fabricado através de uma reação hidrotérmica em fase de vapor de dodecanotiol saturado fácil seguida de processo de pirólise de baixa temperatura. As moléculas hidrofóbicas de dodecanotiol na superfície Rh produziram efeito estereo-inibidor, que inibiu a difusão de moléculas de água ou H ⁺ à superfície do metal e facilita N₂ adsorção, melhorando assim a seletividade NRR.

Além disso, os cálculos da teoria funcional da densidade revelaram que a cobertura de hidrogênio da superfície (H *) e a barreira de energia da reação NRR foram diminuídas após a modificação do dodecanotiol, aumentando assim o desempenho da NRR.

Este estudo fornece novos insights sobre o efeito da interface metal-orgânica e cobertura de H* na atividade eletroquímica de NRR. + Explorar mais

Engenharia de defeitos e interface para e-NRR sob condições ambientais