Скрытый медный переключатель значительно усиливает производство зелёного аммиака

Ученые Токийского столичного университета раскрыли механизм работы катализатора из оксида меди в электрохимической реакции восстановления нитратов — перспективном экологически чистом методе производства аммиака. Исследование показало, что во время реакции образуются крошечные частицы металлической меди, которые помогают преобразовывать нитрит-ионы в аммиак, что объясняет резкое увеличение выхода продукта при определенных напряжениях.

С помощью метода операнной рентгеновской абсорбционной спектроскопии ученые отследили структурные изменения катализатора в реальном времени. При положительном напряжении нитрат-ионы пассивируют поверхность катализатора, предотвращая превращение оксида меди в металлическую медь и образуя нитрит-ионы. Когда напряжение становится более отрицательным, происходит резкий скачок производства аммиака, совпадающий с появлением металлической меди, что подтверждается увеличением количества медь-медных связей.

Это открытие демонстрирует, что образование металлической меди во время реакции является необходимым для эффективного производства аммиака и предлагает новые стратегии для улучшения «зеленых» методов синтеза аммиака. Понимание этого скрытого этапа открывает возможности для разработки следующего поколения электрохимических катализаторов, которые могут заменить энергоемкий процесс Габера-Боша, ответственный за 1,4% глобальных выбросов CO₂.