Contribuições plasmônicas na co-eletrolise de N2 e CO2

Resumo

Na agroindústria, a uréia (NH2CONH2) é de grande importância como fertilizante rico em nitrogênio. A síntese de uréia é convencionalmente operada em alta pressão e alta temperatura pela mistura de CO2 com NH3. A amônia é produzida a partir de gases N2 e H2 de alta pureza em altas temperaturas e pressões através do processo Haber-Bosch. A redução eletrocatalítica de N2 para amônia é uma alternativa atraente que pode potencialmente permitir a síntese de amônia sob condições mais amenas em células de eletrólise de pequena escala, distribuídas e no local, alimentadas por eletricidade renovável gerada. A síntese eletroquímica de amônia só atraiu interesse de pesquisa significativo desde 2015. Os principais desafios na síntese eletroquímica de amônia estão relacionados à baixa atividade e seletividade dos eletrocatalisadores atualmente disponíveis para redução de N2. Portanto, melhorias significativas nos materiais celulares, incluindo eletrocatalisadores e eletrólitos, seriam necessárias para atingir essas metas. Uma abordagem importante foi baseada em eletrocatalisadores com ferro em sua composição, formando sítios ativos de átomo único . Particularmente para o caso de átomos simples de ferro, as eficiências faradaicas obtidas foram próximas a 56,5%. Portanto, este é um aspecto encorajador para enfrentar o desafio relacionado à síntese de uréia via co-eletrólise de CO2 e N2. Este tópico é totalmente novo na literatura e apenas agora foi relatado com uma eficiência faradaica de ca. 9%, e será o alvo final deste projeto.Considerando os tópicos descritos acima, este projeto de pesquisa visa estudar, in situ, a co-eletrólise de CO2 e N2 para formação de uréia. Aqui, propõe-se o uso de nanoestruturas bimetálicas e de óxidos desenvolvidas em nossos laboratórios em conjunto com LIs para investigar este tema tão quente. A decoração das nanoestruturas com materiais plasmônicos também está planejada para investigar o efeito da plasmônica de superfície sobre essas recações.