Ammoniak is een koolstofneutrale energiedrager en potentiële transportbrandstof die op grote schaal wordt toegepast in meststoffen, kunststoffen en explosieven. Conventionele ammoniaksynthesemethoden zijn voornamelijk afhankelijk van het Haber-Bosch-proces bij hoge temperatuur en hoge druk, wat leidt tot aanzienlijk energieverbruik en broeikasgasemissies.

Daarom is het van cruciaal belang om geschikte oplossingen te ontwikkelen voor het bereiken van hoogrenderende, energiezuinige, emissiearme en duurzame ammoniakproductie onder gunstige milieuomstandigheden. Elektrochemische ammoniaksynthese, dat een populair onderzoeksonderwerp is geworden, maakt het mogelijk de thermodynamisch niet-spontane ammoniaksynthesereactie te realiseren onder omgevingsomstandigheden die worden aangedreven door elektrische energie.

Echter, niet-polaire N₂ is onoplosbaar in water, wat de adsorptie en activering op het katalysatoroppervlak beperkt, en de competitieve waterstofontwikkelingsreactie bij het reductiepotentieel vermindert de opbrengst en Faraday-efficiëntie van N₂ aanzienlijk reductie tot ammoniak. Daarom, het vinden van nieuwe elektrokatalysatoren met hoge katalytische prestaties en het onderzoeken van het reactiemechanisme van N₂ reductie tot ammoniak is cruciaal.

Onlangs publiceerden professor Luo Wenbin van de Northeastern University en Li Feng van het Insititute of Metal Research een paper met de titel "Boosting stikstof elektrokatalytische fixatie door driedimensionale TiO_2-δ N_δ nanodraadarrays" in het Journal of Energy Chemistry . De eerste auteur van dit artikel is Mu Jianjia, een doctoraalstudent aan de Northeastern University. Gao Xuanwen, universitair hoofddocent, is de co-auteur. De corresponderende auteurs zijn professor Luo Wenbin en Li Feng.

In deze studie werden 3D-nanodraadarrays gekweekt op koolstofdoek om een ​​geïntegreerd netwerk te vormen om door bindmiddel geïnduceerde nevenreacties te vermijden, waardoor de levensduur van de cyclus werd verlengd. De stikstofreductiereactie (NRR) vertoonde een hoge ammoniakopbrengst (14,33 µg h ^{− 1} mg_kat ^{− 1} ) bij -0,2 V en hoge Faradische efficiëntie (9,17%) bij -0,1 V in 0,1 M KOH elektrolyt, beter dan de gerapporteerde O_v -rijke TiO₂ gebaseerde elektrokatalysatoren.

De synergetische effecten van O_v en Ti ³⁺ in de NRR onder omgevingsomstandigheden werden experimenteel en theoretisch gedemonstreerd, waarmee een nieuw concept voor zeer efficiënte elektrokatalysatoren werd gepresenteerd. + Verder verkennen

Stimuleren van elektrokatalytische ammoniaksynthese van rhodiumkatalysator