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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。

Fe2O3 is an electrochemical catalyst. There is room for improvement in the performance of the catalyst. A simple method for preparing Fe2O3 catalyst modified electrode is proposed. In this study, a simple method for preparing Fe2O3 catalyst modified electrode from precursor solution to electrode surface was studied, and the catalytic activity of NH3 generation in saturated aqueous solution was evaluated. Fe2O3/CP electrode CV measurement at 300 ℃Fe2O3 modification,-0.1 V vs RHE close to the current is confirmed. Fe2O3/CP-0.1 V constant potential electrolysis test, CP electrode in use, 4.5 times the stability of the current test time The number of people who have lost their jobs in the past few years has increased. After electrolysis, the absorbance of Fe2O3/CP electrolyte at 660 nm is greater than that of CP electrolyte, and Fe2O3 is a catalyst for NH3 formation. After electrolysis, the absorbance of Fe2O3/CP electrolyte decreased from 0.180 μmol to 26.9%. The synthesis of mono-and multi-component mixed metal acids was successfully carried out with Mo and Fe as high dispersion and stability.