Li介导的氮还原(Li-NRR, lithium-mediated nitrogen reduction reaction)反应为Haber-Bosch制氨过程提供一种新选择。但是乙醇作为Li-NRR常用的质子载体,具有电化学不稳定的局限,导致阳极氧化或者在阴极产生副反应产物。
有鉴于此,韩国科学技术院(KAIST)Byungha Shin教授、Hyungjun Kim副教授等报道将离子液体(TBPCl, 四丁基氯化磷;TBACl,四丁基氯化铵)作为有机醇质子供体的替代分子,并且研究离子液体的中心原子电负性的区别以及相邻碳原子对催化活性的影响。
本文要点
(1)
研究结果显示调节离子液体的中心原子能够显著的增强电催化性能,当离子液体的阳离子从磷替换为氨,法拉第效率提高1.45倍。
(2)
通过改善离子液体的浓度能够实现合成氨的产量达到最大。TBACl具有更高的合成氨产量和稳定性,合成氨的产量达到13.60 mol cm-2 s-1,法拉第效率达到39.5 %,在12 h的10 mA cm-2电流密度和10 atm压力下连续操作过程中都稳定。这项研究揭示精确调节离子液体的结构有助于提升Li-NRR催化性能。
参考文献
Sungbin Yang, Jinwoo Chu, Jihye Park, Hyungjun Kim, Byungha Shin, Enhancement of Lithium-Mediated Nitrogen Reduction by Modifying Center Atom of Tetraalkyl-Type Ionic Liquids, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202411909
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202411909