Progrès récents dans la synthèse électrocatalytique d’ammoniac

Le NH3 est le deuxième plus grand produit chimique produit dans le monde et près de 80 % du NH3 produit est utilisé dans la synthèse des engrais. Pendant ce temps, le NH3 est une matière première indispensable pour la fabrication d’acide nitrique, qui peut être davantage utilisé dans la production chimique.

De plus, le NH3 possède une forte capacité en hydrogène, ce qui en fait un carburant potentiellement décarboné. En tant que l’une des plus grandes inventions, le procédé Haber-Bosch permet la production à grande échelle de NH3 à valeur ajoutée ; cependant, cela va à l’encontre du principe de la théorie du développement durable en raison des coûts opérationnels élevés et des impacts environnementaux négatifs du processus Haber-Bosch.

Par conséquent, il est impératif d’explorer des approches vertes et durables pour produire du NH3 et réaliser simultanément la durabilité environnementale mondiale.

La synthèse électrocatalytique artificielle de NH3 (qui peut être couplée à de l’électricité propre et renouvelable) est récemment devenue un point chaud de la recherche, où la majorité des chercheurs utilisent le gaz N2 comme source d’azote. Bien que la réaction de réduction électrocatalytique de N2 (NRR) offre une voie écologique et durable pour la production de NH3 ambiant, l’efficacité de conversion de la réduction de N2 en NH3 n’est pas satisfaisante en raison de la stabilité thermodynamique élevée de la molécule de N2.

Heureusement, les sources de N les plus actives (c. NONX−) la réaction de réduction (NtrRR) devrait également contrôler et atténuer la pollution environnementale associée.

Bien que de nombreuses études prometteuses aient été réalisées dans le domaine de l’électrosynthèse artificielle de NH3, la conception et le développement d’électrocatalyseurs actifs à haute sélectivité et stabilité pour obtenir une production efficace de NH3 restent certains défis.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Xuping Sun de l’Université des sciences et technologies électroniques de Chine a présenté trois voies de synthèse électrochimique de NH3 (NRR, NORR et NtrRR), puis a résumé les avancées récentes dans le développement d’électrocatalyseurs pour la synthèse de NH3 ambiant, impliquant principalement des mécanismes catalytiques. , avancées théoriques et performances électrochimiques.

Les défis et les perspectives futures sont également proposés dans les remarques finales, visant à fournir une expérience et à inspirer des idées plus critiques pour les réactions de synthèse électrocatalytique de NH3. Les résultats ont été publiés dans le Journal chinois de catalyse.