Sulfat-ermöglichte Nitrat-Synthese aus der Stickstoff-Elektrooxidation auf einem Rhodium-Elektrokatalysator

Die elektrokatalytische Stickstoffoxidationsreaktion (NOR) zur Erzeugung von Nitrat erhält zunehmend Aufmerksamkeit als alternative Methode zur konventionellen industriellen Herstellung. Derzeitige Fortschritte in der NOR sind jedoch durch die Schwierigkeiten bei der Aktivierung und Umwandlung der starken N≡N-Bindung (941 kJ mol-1) begrenzt. Hierbei haben wir entworfen, Sulfat zu nutzen, um die NOR-Leistung über einem Rh-Elektrokatalysator zu verbessern. Nach der Zugabe von Sulfat zeigten die inerten Rh-Nanopartikel eine überlegene NOR-Leistung mit einem Nitrat-Ertrag von 168,0 μmol gcat-1 h-1. Das 15N-Isotopenmarkierungsexperiment bestätigte das erzeugte Nitrat aus der Stickstoff-Elektrooxidation. Eine Reihe von elektrochemischen in situ Charakterisierungen und theoretischen Berechnungen zeigte, dass Sulfat die Stickstoffadsorption förderte und die Reaktionsenergiebarke verringerte, und in situ gebildete Sulfatradikale die Aktivierungsenergie des potenziell bestimmenden Schrittes reduzierten, wodurch die NOR beschleunigt wurde.