Медно-кобальтовый катализатор сам меняет структуру для повышения эффективности

Ученые из Японии и Китая создали медно-кобальтовый катализатор, который может самостоятельно изменять свою структуру в процессе восстановления нитратов. Эта адаптация позволила достичь фарадеевской эффективности на уровне 95,4% при синтезе аммиака. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science. Электрохимическое восстановление нитратов решает две ключевые задачи: очищает загрязненную воду и производит аммиак в мягких условиях, без применения энергоемкого процесса Габера — Боша. Несмотря на перспективность меди для этой реакции, ее нестабильное поведение и плохое удержание промежуточных продуктов вызывали сложности. Группа исследователей под руководством Такеши Фудзиты из Кочинского технологического университета преодолела эти трудности, добавив к оксиду меди оксид кобальта в количестве от 10 до 50 мольных процентов. Кобальтовая фаза ускоряет образование активного водорода, а 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. Эту информацию сообщает издание Togliatti24.