Медно-кобальтовый катализатор сам изменяет структуру для повышения эффективности
Исследователи из Японии и Китая разработали медно-кобальтовый катализатор, который способен самостоятельно перестраиваться в процессе восстановления нитратов. Эта трансформация позволила достичь фарадеевской эффективности на уровне 95,4% при синтезе аммиака. Данные исследования опубликованы в журнале Advanced Science. Данную информацию сообщает портал Мой Альметьевск.
Электрохимическое восстановление нитратов решает две важные задачи: очищает загрязненную воду и производит аммиак в мягких условиях, без использования энергоемкого процесса Габера — Боша. Хотя соединения меди рассматривались как перспективные для этой реакции, они имели недостатки — нестабильное поведение меди и плохое удержание промежуточных продуктов.
Группа ученых под руководством Такеши Фудзиты из Кочинского технологического университета смогла преодолеть эти проблемы, добавив к оксиду меди оксид кобальта в количестве от 10 до 50 мольных процентов. Кобальтовая фаза ускоряет образование активного водорода, в то время как медная фаза отвечает за связывание азотсодержащих соединений.
Оптимальным оказался катализатор с 10% кобальта и соотношением Co:Cu = 1:9. Увеличение доли кобальта активизировало побочную реакцию выделения водорода, что замедлило синтез аммиака. Во время электролиза поверхность катализатора перестраивалась, формируя металлическую медь, оксид кобальта и гидроксильные соединения меди. Это способствовало ускорению адсорбции нитратов и стабилизации промежуточных комплексов, что позволило получить 54,68 миллиграмма аммиака в час на миллиграмм катализатора.
