کاتالیزور جدید تبدیل کارآمدی از آلودگی نیترات به آمونیاک ارزشمند را ایجاد می کند

آلودگی ساطع شده توسط اقتصاد در حال رشد جهانی تعدادی تهدید مختلف برای سلامت انسان به همراه دارد. محققان دانشگاه فناوری Zhongyuan یک مسیر ممکن جدید را برای تبدیل موثر نیترات، یک آلاینده آب گسترده، به آمونیاک ارزشمند پیشنهاد کرده‌اند.

این تیم مسیر جدیدی را برای تبدیل موثر نیترات ها به نیترات ترسیم کرد آمونیاک اخیراً در مطالعه خود از پلی اکسومتالات افزوده شده به فلز به عنوان کاتالیزور در شرایط عملیاتی ملایم استفاده کردند منتشر شده که در پلی اکسومتالات ها.

در چند دهه گذشته، تعدادی از روش‌ها برای کاهش نیتروژن نیترات استفاده شده است که به آلودگی آب‌های زیرزمینی کمک می‌کند. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که کاهش شیمیایی نه تنها می‌تواند نیتروژن نیترات را کاهش یا از بین ببرد، بلکه می‌تواند با تبدیل آن به آمونیاک، یک ماده شیمیایی صنعتی مصنوعی که در سراسر جهان استفاده می‌شود، از آلاینده مضر به خوبی استفاده کند.

آمونیاک به طور گسترده در طیف گسترده ای از مناطق، چگالی انرژی بسیار بالایی دارد و به راحتی قابل مایع شدن و حمل و نقل است. روشی که قرن ها قدمت دارد به نام فرآیند هابر-بوش، نیتروژن اتمسفر را با واکنش با هیدروژن با استفاده از کاتالیزور فلز آهن در دما و فشار بالا به آمونیاک تبدیل می کند. با این حال، فشارها و دماهای مورد نیاز برای فرآیند “تثبیت” مقادیر زیادی انرژی مصرف می کند و مقادیر زیادی گازهای گلخانه ای را تولید می کند.

ما باید روش های بسیار کارآمد و سازگار با محیط زیست برای کاهش نیتروژن به آمونیاک پیدا کنیم شرایط خفیفژیهوی نی، نویسنده مطالعه از دانشگاه فناوری ژونگ یوان گفت.

در چند سال گذشته، دانشمندان تعدادی تکنیک کاهش نیتروژن سبک وزن را به عنوان جایگزینی برای فرآیند Haber-Bosch، از جمله الکتروکاتالیز، فوتوکاتالیز، و سلول‌های سوختی میکروبی، توسعه داده‌اند. از این میان، واکنش کاهش الکتروشیمیایی نیترات یک مسیر مصنوعی جایگزین امیدوارکننده برای تولید پایدار آمونیاک است زیرا نه تنها نیترات را از آب حذف می کند، بلکه در شرایط عملیاتی ملایم نیز آمونیاک تولید می کند.

بر این اساس، تیم تحقیقاتی دو پلی اکسومتالات دوپ شده با نیکل (POMs) را سنتز کردند، دسته‌ای از خوشه‌های اکسید فلزی با ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی منحصربه‌فرد که آنها را به ویژه در استفاده از انرژی الکتریکی برای هدایت یک واکنش شیمیایی موثر می‌سازد.

به دلیل پایداری ساختارهای مولکولی و خواص ردوکس برگشت پذیر، POM ها به عنوان کاتالیزور می توانند تجزیه شوند. آلاینده های آلی در فاضلاب و کاهش دی اکسید کربن. POM ها همچنین می توانند تبدیلات ارگانیک ساده، از جمله تشکیل پیوند را کاتالیز کنند.

تیم تحقیقاتی ساختارهای ترکیبات نیکل را مشخص کرده و آنها را به روش هیدروترمال سنتز کردند تا آنها را در فشار بالا آزمایش کنند. آزمایش‌های واکنش کاهش نیترات الکتروشیمیایی با استفاده از یک ایستگاه کاری الکتروشیمیایی انجام شد.

Ni گفت: «برای ارزیابی عملی بودن کاهش نیترات در شرایط عملیاتی واقعی، ما آزمایش‌های الکتروکاتالیستی را در محدوده وسیعی از غلظت‌های نیترات انجام دادیم. آنها همچنین پایداری الکتروکاتالیست، بازده آمونیاک و راندمان فارادی را از جمله پارامترهای دیگر آزمایش کردند.

نتایج یک کاهش کاتالیزوری الکتروشیمیایی بسیار کارآمد نیتروژن به آمونیاک را نشان می‌دهد.

“این کشف راه جدیدی را برای تولید مواد الکتروشیمیایی بسیار کارآمد باز می کند نیترات الکتروکاتالیست‌های واکنش احیا با استفاده از پلی‌اکسومتالات دوپ‌شده فلزی به‌عنوان کاتالیزور در شرایط محیطی، گفت: «نتایج تحقیقات نکات عملی را برای ایجاد کاتالیزورهای الکتروکاتالیستی کارآمد ارائه می‌دهد».

در مراحل آتی، تیم تحقیقاتی قصد دارد این روش را برای ایجاد کاتالیزورهای الکتروکاتالیستی کارآمد بررسی کند.