Az új katalizátor forradalmasíthatja a zöld karbamidgyártást

Egy kínai kutatócsoport, a Hefei Fizikai Tudományok Intézetéből, új, réz alapú, egyedi atomelrendezésű katalizátort fejlesztett ki, amely hatékonyabbá teszi a környezetbarát karbamid (urea) szintézisét. Ehhez egy speciális, kétdimenziós g-C3N4 hordozót használtak fel, amelyet melamin pirolízisével állítottak elő. A hagyományos Bosch–Meiser-eljárás energiaigényes, és szennyezi a környezetet, ezért elengedhetetlen alternatív, tiszta megoldásokat keresni.

Új szerkezet, erősebb hatás

A kutatók a rézatomokat egy CuN3 koordinációs szerkezetben stabilizálták a kétlépéses impregnálás-pirolízis módszerrel. Korszerű műszerekkel, például XAFS- és XPS-technológiával igazolták a katalizátor atompontosságú felépítését. Az új CuN3 katalizátor figyelemre méltó teljesítményt ért el: 19 598 mg karbamid/óra/gramm réz hozamot, 55,4%-os Faradaikus hatékonyságot, -0,9 V feszültségen.

Atomelrendezés = nagyobb hozam

Az in situ infravörös spektroszkópia és egyéb vizsgálatok alapján a CuN3 helyek reakció közben N2CuCuN2 szerkezetté alakulnak, ami jelentősen növeli a karbamid képződését. Elméleti számítások szerint ez a kettős rézszerkezet javítja a CO adszorpcióját, gyorsítja az elektronátvitelt, valamint egyszerűbbé teszi a CN-kötés kialakulását – így hatékonyabbá válik a környezetbarát karbamidgyártás.

Jövőbeli ipari lehetőségek

A kutatók szerint ez az áttörés segít megérteni a katalizátorok aktív helyeinek dinamikus evolúcióját, és utat nyit a hatékony, zöld karbamid elektrolízis felé, ami nagy jelentőséggel bírhat a fenntartható mezőgazdaság és vegyipar számára.

2025, adrienne, phys.org alapján