Övergångsmetallfri kvävefixering medierad av bariumhydrid. Kredit:Guan Yeqin
Ammoniak är avgörande för tillverkning av kvävegödsel. På grund av den höga energiförbrukningen vid industriell ammoniakproduktion, utveckling av alternativa material och metoder för effektiv N2 reduktion till ammoniak under milda förhållanden är ett länge eftersträvat mål.
Nyligen syntetiserade en forskargrupp under ledning av professor Chen Ping och prof. Guo Jianping från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin, i samarbete med prof. Tejs Vegge från Danmarks Tekniska Universitet, ammoniak via en kemisk slingprocess förmedlad av en övergångsmetallfri bariumhydrid (BaH2 ) och avslöjade dess mekanism.
Denna studie publicerades i Angewandte Chemie International Edition den 2 augusti.
Alkali- eller jordalkalimetallhydrider kan fixera N2 bildar motsvarande metallimider och H2 . Metallimiderna genomgår sedan hydrering till NH3 och metallhydrider. Men reaktionsmekanismerna för N2 aktivering, H2 release och NH3 bildning över alkalihydrider är fortfarande oklart.
Forskarna indikerade att skapandet av vakanser för vätgas spelade en viktig roll i N2 fixeringsprocess förmedlad av BaH2 .
Skapandet av vakanser för väte ledde till bildandet av flera koordinativt omättade Ba-ställen, som var ansvariga för adsorptionen och aktiveringen av N2 . Det hydriska vätet fungerade som en elektrondonator och underlättade aktiveringen av N2 med samtidig H2 släpp.
De fann att processen funktionellt liknade de molekylära hydridokomplexen och FeMo-kofaktorn i nitrogenas. Både det hydriska vätet och gasformiga H2 var involverade i NH3 bildningsprocessen.
"Detta är en användbar modell för att förstå aktiveringen och hydreringen av N2 till NH3 medierad av alkali- och jordalkalimetallhydrider, vilket är lovande i framtida tekniker för kvävefixering med övergångsmetallfria material", säger professor Chen. + Utforska vidare
