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Ammoniaksynthese durch Stickstofffixierung mit BN-Nanoröhren

Dec 26, 2019

Als niederwertiges Element kann B im P-Bereich des Periodensystems der Elemente Valenzorbitale zur Besetzung liefern. In den letzten Jahren haben Forscher eine große Anzahl molekularer oder atomarer Katalysatoren der Stufe B entwickelt, die auf dem Gebiet der Umwandlung von H2-, N2-, CO- und anderen niederenergetischen Molekülen viel Aufmerksamkeit erregt haben. Bornitrid ist ein in der Industrie weit verbreitetes Material, das sich durch eine hohe Stabilität auszeichnet. Die Aktivierung von BN für die Verwendung von nichtmetallischen Katalysatoren ist eines der herausforderndsten und attraktivsten Themen der Branche.

In Anbetracht dessen haben Jijun Zhao et al. Von der Dalian University of Technology wurde erstmals eine neue Strategie zur Kontrolle des p-Zustands des B-Elements in BNNTs vorgestellt. Die Übergangsmetall-Nanodrähte wurden mit BN-Nanoröhren umwickelt, und es wurde die Leistung der hocheffizienten Stickstofffixierung von synthetischem Ammoniak erzielt.

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Punkt 1. Mithilfe der ersten Prinzipberechnung und der Simulation der Reibmechanik stellten die Forscher fest, dass das B-Atom in BN-Nanoröhren sowohl den P-Zustand einnimmt als auch nicht, wodurch der D-Zustand des Übergangsmetalls effektiv verringert werden kann. Mit anderen Worten, es spielt eine Rolle bei der elektronischen Speicherung, die zur Regulierung der Energie und Besetzung der Umlaufbahn verwendet werden kann und somit die Adsorption und Hydrierung von N2 fördert.

Punkt 2. Aufgrund des Wettbewerbs zwischen Gasadsorptionsthermodynamik und Hydrierungskinetik können Forscher die katalytische Aktivität durch die Größe von BN-Nanoröhren und die Art der Metallfüllstoffe optimieren. Der beste TOF kann derzeit mit dem besten Fe-Katalysator verglichen werden. Diese Studie liefert eine allgemeine Kontrollstrategie für die Regulierung der elektronischen Struktur von B und für die Umwandlung von BN in einen Hochleistungs-Nichtmetallkatalysator.

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