利用电化学方法制备氨可以大大降低目前的热Haber-Bosch工艺产生的温室气体排放。一个正在研究的比较有前途的选择是还原生成氮化锂,它可以质子化成氨。然而,迄今为止在这些研究中用作局部质子源的乙醇可能会在反应条件下降解。
有鉴于此,莫纳什大学的Douglas R. MacFarlane、Alexandr N. Simonov和Bryan H. R. Suryanto等人,报道了四烷基磷盐替代乙醇的使用,这种阳离子可以稳定地经历去质子化-再质子化循环,并且它可以提高介质的离子电导率。
本文要点
1)磷盐[P6,6,6,14][eFAP]被引入到NRR的电解液中,在这种情况下,阳极通氢气,阴极通氮气,氢气在阳极氧化生成H+,与磷盐结合溶解在电解液中,磷盐能够作为H+的介导,与磷盐反应带到阴极,从而参与还原反应,磷盐起到了运输H+的作用,在阳极和阴极之间穿梭。
2)该盐还提供了额外的离子电导率,在0.5 bar氢气和19.5 bar氮气的20小时实验中,NH3的产生速率为53±1nmol s-1cm−2,法拉第效率为69±1%,可以连续运行3天以上。
参考文献:
Bryan H. R. Suryanto et al. Nitrogen reduction to ammonia at high efficiency and rates based on a phosphonium proton shuttle. Science, 2021.
DOI: 10.1126/science.abg2371
http://doi.org/10.1126/science.abg2371