Медно-кобальтовый катализатор сам изменил структуру для эффективности
Химики из Японии и Китая создали медно-кобальтовый катализатор, который самопроизвольно перестраивается во время восстановления нитратов. Такая реконструкция позволила достичь фарадеевской эффективности 95,4% при получении аммиака. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Science. Об этом рассказывает издание N + 1.
Электрохимическое восстановление нитратов решает сразу две задачи: очищает загрязненную воду и синтезирует аммиак в мягких условиях, без энергоемкого процесса Габера — Боша. Соединения меди считались перспективными для этой реакции, однако у них есть слабые места — медь нестабильно ведет себя в ходе реакции и плохо удерживает промежуточные продукты.
Справиться с этими недостатками удалось группе под руководством Такеши Фудзиты из Кочинского технологического университета. Ученые добавили к оксиду меди оксид кобальта в количестве от 10 до 50 мольных процентов. Кобальтовая фаза ускоряет образование активного водорода, а медная отвечает за связывание азотсодержащих соединений.
Лучшим оказался катализатор с 10% кобальта и соотношением Co:Cu = 1:9. Из-за увеличения доли кобальта активизируется побочная реакция выделения водорода, что замедляет синтез аммиака. В ходе электролиза поверхность катализатора перестраивалась, образуя металлическую медь, оксид кобальта и гидроксильные соединения меди. Это ускоряло адсорбцию нитратов и стабилизировало промежуточные комплексы, благодаря чему выход аммиака составил 54,68 миллиграмма в час на миллиграмм катализатора.
