Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак

Загрязнения, извергаемые бурно развивающейся мировой экономикой, представляют собой множество различных угроз для здоровья человека. Исследователи из Технологического университета Чжунъюань предложили новый способ эффективного преобразования нитрата, широко распространенного загрязнителя воды, обратно в ценный аммиак.

В своем недавно опубликованном исследовании команда описала новый путь эффективного преобразования нитрата в аммиак с использованием полиоксометалата с добавлением металла в качестве катализатора при мягких условиях эксплуатации.

Исследование опубликовано в журнале Polyoxometalates.

За последние несколько десятилетий был применен ряд методов для борьбы с нитратным азотом, который способствует загрязнению грунтовых вод. Предыдущие исследования показали, что химическое восстановление может не только уменьшить или устранить нитратный азот, но и использовать вредный загрязнитель с пользой, преобразуя его в аммиак — основной синтетический промышленный химикат, используемый во всем мире.

Аммиак используется в самых разных областях, он обладает чрезвычайно высокой плотностью энергии, его легко сжижать и транспортировать. Столетний метод, называемый процессом Хабера-Боша, превращает атмосферный азот в аммиак путем реакции с водородом с использованием железного катализатора при высоких температурах и давлении. Однако давление и температура, необходимые для процесса «фиксации», потребляют большое количество энергии и производят огромное количество выбросов парниковых газов.

Мы должны найти высокоэффективные и экологически безопасные методы восстановления азота до аммиака в мягких условиях, — говорит Чжихуэй Ни, автор исследования из Технологического университета Чжунъюань.

В последние несколько лет ученые разработали ряд мягких методов восстановления азота в качестве альтернативы процессу Хабера-Боша, включая электрокатализ, фотокатализ и микробные топливные элементы. Среди них электрохимическая реакция восстановления нитратов является перспективным альтернативным синтетическим маршрутом для устойчивого производства аммиака, поскольку она не только удаляет нитраты из воды, но и производит аммиак в мягких условиях эксплуатации.

Исходя из этого, исследовательская группа синтезировала два полиоксометаллата (POM) с добавлением никеля — класс металлооксидных кластеров с уникальными физико-химическими свойствами, которые делают их особенно эффективными при использовании электрической энергии для запуска химической реакции.

Благодаря стабильности молекулярных структур и обратимым окислительно-восстановительным свойствам, ПОМ в качестве катализаторов могут расщеплять органические загрязнители в сточных водах и снижать содержание углекислого газа. POM также могут катализировать простые органические превращения, включая образование связей.

Исследовательская группа охарактеризовала структуры соединений никеля и провела их гидротермический синтез, чтобы испытать их при высоком давлении. Электрохимические испытания реакции восстановления нитратов проводились с использованием электрохимической рабочей станции.

Чтобы оценить практичность восстановления нитратов в реальных условиях эксплуатации, мы провели электрокаталитические испытания в широком диапазоне концентраций нитратов, — говорит Ни. Кроме того, были проверены стабильность электрокатализаторов, скорость выхода аммиака и эффективность по Фарадею, а также другие параметры.

Результаты показали высокую эффективность электрохимического каталитического восстановления азота до аммиака.

Это открытие открывает новый путь для производства высокоэффективных электрокатализаторов реакции восстановления нитратов с использованием полиоксометалата с добавлением металла в качестве катализатора в условиях окружающей среды, — сказал Ни.

Результаты исследования дают практические рекомендации по созданию эффективных электрокаталитических катализаторов.

В будущем исследовательская группа планирует продолжить изучение этого метода создания эффективных электрокаталитических катализаторов.

14.12.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса