Медно-кобальтовый катализатор сам перестраивается для повышения эффективности синтеза аммиака
Химики из Японии и Китая разработали катализатор на основе меди и кобальта, который самопроизвольно перестраивается во время электрохимического восстановления нитратов, достигая фарадеевской эффективности 95,4% при получении аммиака. Результаты опубликованы в журнале Advanced Science.
Электрохимическое превращение нитратов решает две задачи: очистку загрязнённой воды и производство аммиака в мягких условиях, без энергоёмкого процесса Габера — Боша. Медные катализаторы считаются перспективными, но их поведение оставалось неясным: ионы меди меняли степень окисления, плохо удерживали промежуточные вещества и медленно расщепляли воду.
Специалисты под руководством Такеши Фудзиты из Кочинского технологического университета добавили к оксиду меди оксид кобальта (10–50 мольных процентов). Кобальтовая фаза усиливает генерацию активного водорода, а медная — захват нитратов и их восстановление. Оптимальным оказался катализатор с 10% кобальта (Co:Cu = 1:9): повышение доли кобальта усиливало конкурирующее выделение водорода и тормозило синтез аммиака.
В ходе электролиза поверхность катализатора перестраивалась, формируя металлическую медь, оксид кобальта и гидроксильные соединения меди. Это ускоряло адсорбцию нитратов и стабилизировало промежуточные комплексы, что позволило получать 54,68 миллиграмма аммиака в час на миллиграмм катализатора.
