Forskere foreslår en ny elektrode til effektiv kunstig syntese af ammoniak

Ammoniak (NH ₃ ) er et vigtigt kemikalie i industrien og landbruget samt en ny energibærer med stort brintindhold.

Som et alternativ til den højenergikrævende Haber-Bosch ammoniaksyntese, fotoelektrokemisk (PEC) teknik er blevet foreslået til at producere ammoniak fra N ₂ og H ₂ O ved omgivende atmosfære. Imidlertid, effektive og ædle metalfrie elektrodematerialer er stadig nøglen til PEC-syntese af ammoniak.

Et forskerhold ledet af Dr. WANG Jiahong og Prof. YU Xuefeng fra Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) ved det kinesiske videnskabsakademi foreslog en sort fosfor (BP)-elektrode til effektiv kunstig syntese af ammoniak.

Elektroden blev fremstillet ved lag-for-lag samling af BP nanosheets på et indiumtinoxid (ITO) substrat som den metalfri todimensionelle katalysator for den fotoelektrokemiske (PEC) nitrogenreduktionsreaktion (NRR).

Studiet, med titlen "Fotoelektrokemisk syntese af ammoniak med sort fosfor, " blev offentliggjort i Avancerede funktionelle materialer den 20. april.

I dette studie, BP-elektroden udviste højeffektiv PEC NRR-aktivitet med ammoniakudbyttehastigheden på 102,4 μg·h ^-1 mgcat. ^-1 , Faradaic-effektiviteten på 23,3% ved -0,4 V og god langtidsstabilitet, som var den bedste blandt ikke-metalkatalysatorer til syntese af ammoniak ved fotokatalyse og elektrokatalyse.

I øvrigt, den hydrogendesorptionsgunstige overflade, hævet fladt bånd, eksternt elektrisk felt, og forbrugte huller forbedrede ammoniakproduktiviteten synergistisk.

"BP har mange funktioner, der er velegnede til syntese af ammoniak, " sagde Dr. WANG Jiahong. "Det er en direkte båndgap-halvleder med høj bærermobilitet samt lysabsorption, der spænder over et bredt område. Den svage brintabsorption på bare BP kan også undertrykke den konkurrerende hydrogenudviklingsreaktion. NRR-katalysatorbiblioteket ville blive udvidet ved introduktionen af ​​p-type todimensionelt materiale."