Une équipe de recherche dirigée par le professeur Zhang Haimin des Instituts Hefei des sciences physiques (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences a rapporté sa découverte de rhodium métallique modifié au dodécanethiol (Rh) pour l'azote électrocatalytique à haute performance (N₂ ) à l'ammoniac.

L'approche d'ingénierie d'interface qu'ils ont appliquée dans cette étude, selon l'équipe, est très utile pour développer des électrocatalyseurs efficaces de réaction de réduction de l'azote (NRR) pour la synthèse d'ammoniac dans des conditions ambiantes. Les résultats associés ont été publiés dans Nano Research .

Par rapport au procédé de synthèse d'ammoniac Haber-Bosch avec des conditions de réaction exigeantes et une consommation d'énergie élevée, le NRR électrocatalytique peut être effectué à température et pression ambiantes, et la source d'hydrogène est l'eau. Par conséquent, il a une valeur de recherche scientifique importante et une faisabilité d'application industrielle.

Cependant, le non-dipôle et la faible solubilité de l'azote rendent difficile son adsorption sur la surface du catalyseur et son activation. De plus, les électrolytes sont une source naturelle de protons. Par rapport à N₂ , les protons générés par la séparation de l'eau ont une énergie d'activation plus faible, de sorte que les sites de réaction sont plus facilement occupés par des protons. Le nombre de sites actifs pour le NRR a été réduit, ce qui a entraîné une baisse du taux de rendement en ammoniac.

Dans cette étude, le Rh modifié au dodécanethiol a été fabriqué via une réaction hydrothermique en phase vapeur de dodécanethiol saturé facile suivie d'un processus de pyrolyse à basse température. Les molécules de dodécanethiol hydrophobes sur la surface Rh ont produit un effet de stéréo-obstacle, qui a inhibé la diffusion des molécules d'eau ou H ⁺ à la surface métallique et facilite N₂ adsorption, améliorant ainsi la sélectivité NRR.

De plus, les calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité ont révélé que la couverture d'hydrogène de surface (H *) et la barrière d'énergie de réaction NRR étaient toutes deux diminuées après la modification du dodécanethiol, améliorant ainsi considérablement les performances NRR.

Cette étude fournit de nouvelles informations sur l'effet de l'interface métal-organique et de la couverture H * sur l'activité NRR électrochimique. + Explorer plus loin

Ingénierie des défauts et des interfaces pour e-NRR dans des conditions ambiantes