L'ammoniac est essentiel pour l'alimentation et l'approvisionnement énergétique futur. Dans l'industrie, il est principalement produit par le procédé Haber-Bosch, qui fonctionne à des températures et des pressions élevées. En raison de la consommation d'énergie et des émissions de carbone élevées de l'industrie de l'ammoniac, il est important de développer des matériaux et des approches alternatives pour un N2 efficace. réduction de l'ammoniac grâce aux énergies renouvelables.
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Chen Ping de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a réalisé une fixation photo-pilotée de l'azote et une synthèse d'ammoniac médiée par l'hydrure de lithium (LiH). L'étude est publiée dans Nature Chemistry .
LiH est l'hydrure salin le plus simple avec une bande interdite de 3,7 eV. Il a été étudié pour le stockage de l'hydrogène en raison de sa teneur élevée en hydrogène (12,5 % en poids). Cependant, la déshydrogénation du LiH est thermodynamiquement défavorable.
Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que l'éclairage ultraviolet (UV) du LiH pouvait induire un changement de couleur notable du blanc au bleu clair, accompagné de la libération d'une petite quantité de H2. dans des conditions ambiantes. Un tel phénomène impliquait que sous illumination UV, LiH subissait une photolyse, ce qui entraînait des électrons générés par des photons piégés dans sa lacune d'hydrogène en tant que centres F à longue durée de vie et riches en électrons, ce qui montrait un mécanisme fondamentalement différent de séparation des porteurs de charge.
Les chercheurs ont indiqué que le LiH illuminé avait une surface riche en électrons avec des lacunes en hydrogène, ce qui facilitait l'activation du N2. pour former une liaison N-H. Ils ont co-alimenté un N2 /H2 mélange avec un faible H2 pression partielle dans les poudres de LiH, conduisant à une production photocatalytique d'ammoniac dans des conditions ambiantes.
"Cette voie photochimique est flexible dans son fonctionnement, ce qui pourrait se prêter à la synthèse d'ammoniac à petite échelle et distribuée alimentée par l'énergie solaire intermittente", a déclaré le professeur Chen.
Plus d'informations : Yeqin Guan et al, Synthèse d'ammoniac par la lumière dans des conditions douces à l'aide d'hydrure de lithium, Nature Chemistry (2024). DOI :10.1038/s41557-023-01395-8
Informations sur le journal : Chimie naturelle
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
