Development of a highly efficient system for solar-ammonium production by nitrogen reduction in aqueous solution.

开发一种通过水溶液中氮还原生产太阳能氨的高效系统。

基本信息

批准号：
22K18309
负责人：
八木政行
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ヘマタイト（Fe2O3）は、電気化学的な窒素還元によるNH3生成反応を促進する電極触媒として知られているが、その触媒性能には改善の余地が残されている。一方、Fe2O3触媒修飾電極の簡便作製法の開発も強く望まれている。本研究では、前駆体溶液を電極表面にドロップキャストする簡易な手法を用いてFe2O3触媒修飾電極を作製し、窒素飽和水溶液中における電気化学的NH3生成触媒活性を評価した。300 ℃で焼成して作製したFe2O3/カーボンペーパー（CP）電極のCVを測定した。Fe2O3の修飾により、-0.1 V vs RHE 付近からカソード電流の立ち上がりが確認された。Fe2O3/CPの-0.1 Vにおける定電位電解実験では、CP電極を用いた場合のの4.5倍の安定した電流が1時間に渡って観測された。インドフェノール法により生成アンモニアを定量した。電解後のFe2O3/CP電解液の660 nmにおける吸光度がCP電解液よりも顕著に大きいことから、Fe2O3がNH3生成触媒として働き、効果的にアンモニアが生成したことが示された。。電解後のFe2O3/CP電解液の吸光度から、0.180 μmolのNH3が算出され、ファラデー効率は26.9 %と見積もられた。一方、多元混合金属酸化物の合成に着手し、MoおよびFeを含む高分散かつ安定な多元混合金属酸化物の合成に成功した。

赤铁矿（FE2O3）被称为电催化剂，通过减少电化学氮来促进NH3形成反应，但仍有改善其催化性能的空间。另一方面，还强烈希望开发一种制造Fe2O3催化剂修饰电极的简单方法。在这项研究中，使用简单的技术制造了Fe2O3催化剂改性电极，其中将前体溶液滴到电极表面上，并在饱和的氮水溶液中评估电化学NH3形成的催化活性。测量了通过在300°C下算力制备的Fe2O3/碳纸（CP）电极的CV。由于FE2O3的修饰，从-0.1 V vs Rhe确认阴极电流的升高。在fe2O3/cp的-0.1 V处的恒定电势电解实验中，在一个小时内观察到了稳定电流的稳定电流4.5倍。通过indophenol方法对产生的氨进行了定量。在660 nm处电解后Fe2O3/CP电解质的吸光度明显高于CP电解质的吸光度，这表明Fe2O3充当NH3生成的催化剂并有效产生氨。。从电解后Fe2O3/CP电解质的吸光度，计算了0.180μmol的NH3，估计法拉第效率为26.9％。同时，进行了多元素混合金属氧化物的合成，并成功地分散和稳定的含有Mo和Fe的多元素混合金属氧化物的合成成功。