Nghiên cứu tổng hợp MoS2 trên các vật liệu điện cực khác nhau ứng dụng làm xúc tác cho quá trình tổng hợp NH3 từ N2 và H2O bằng phương pháp điện hóa

Bài viết cho thấy MoS2 được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa trên các loại vật liệu điện cực khác nhau, bao gồm bọt nickel (NF), bọt copper (CuF) và giấy carbon (CP) nhằm khảo sát khả năng tương tác của MoS2 với vật liệu điện cực và ảnh hưởng của chúng đối với hoạt tính xúc tác NRR của vật liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tổng hợp MoS2 trên các vật liệu điện cực khác nhau ứng dụng làm xúc tác cho quá trình tổng hợp NH3 từ N2 và H2O bằng phương pháp điện hóa Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 13 – issue 2 (2024) 117-122 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption Tạp chí xúc tác và hấp phụ Việt Nam https://jca.edu.vnNghiên cứu tổng hợp MoS2 trên các vật liệu điện cực khác nhau ứng dụng làm xúc táccho quá trình tổng hợp NH3 từ N2 và H2O bằng phương pháp điện hóaStudy on the electrodeposition of MoS2 on different electrode materials used aselectrode catalysts for the electrochemical synthesis of ammonia from N 2 and H2OPhạm Trung Quốc Anh1, Trần Thị Linh Chi1, Dương Thị Kiều Anh1, Hoàng Thành Ái1, Nguyễn Thị Mơ1,*Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, số 136 Xuân Thủy, Hà Nội, Việt Nam1*Email: ntmo@hnue.edu.vnARTICLE INFO ABSTRACTReceived: 11/4/2024 Herein, MoS2 was deposited electrochemically on nickel foam (NF), copperAccepted: 25/4/2024 foam (CuF) and carbon paper (CP). The samples were characterized byPublished: 30/06/2024 XRD, SEM and were used as cathodes for the nitrogen reduction reaction in an acidic medium. NH4+ concentration was determined by the indophenolKeywords: blue method. Both the density of the cathodic current and the NH4+Nitrogen reduction reaction, concentration achieved their highest values with MoS2 deposited on coppermolybdenium disulfide, foam. However, nickel foam was determined to be a higher-performanceelectrochemical ammonia electrode material, which showed highest NRR efficiency, 3,62%, probablysynthesis. due to its higher ECSA value.1. Giới thiệu chung luôn thu hút sự quan tâm và chú ý đặc biệt của các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, liên kết ba trong phân tửAmmonia là một trong những sản phẩm công nghiệp nitrogen là liên kết bền với năng lượng liên kết cao bậcquan trọng hàng đầu trên thế giới với trữ lượng sản nhất, điều này dẫn đến việc cố định đạm ở nhiệt độxuất lớn. 80% lượng ammonia sản xuất được sử dụng thường là một trong những thách thức lớn đối với cáclàm phân bón, góp phần cung cấp đủ lương thực cần nhà nghiên cứu [2,3].thiết cho toàn bộ dân số thế giới. Ammonia cũng Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu chỉ rađóng vai trò là một phương tiện dự trữ năng lượng rằng, N2 và H2O có thể tạo ra ammonia bằng phươngđầy tiềm năng do có mật độ năng lượng cao và là pháp điện hóa. Quy trình này, so với quy trình Haber-nguồn nhiên liệu không phát thải carbon [1]. Hiện nay, Bosch, hứa hẹn sẽ giảm chi phí năng lượng cũng nhưquá trình sản xuất ammonia chính trong công nghiệp giảm sự phát thải carbon [4,5]. Tuy nhiên, phản ứngvẫn dựa trên quy trình Haber-Bosch, được phát minh khử nitrogen (NRR) và phản ứng thoát hydrogen (HER)từ những năm đầu thế kỉ 20. Quy trình này đòi hỏi ở cathode có thế rất gần nhau. Rõ ràng, quá trình cạnhđược thực hiện ở nhiệt độ cao (450 oC) và áp suất cao tranh HER xảy ra ở cathode làm giảm đáng kể hiệu(200 atm) với xúc tác Fe. Sự khắc nghiệt trong điều suất NRR [6,7]. Chính vì vậy, việc lựa chọn xúc tác phùkiện phản ứng dẫn đến đòi hỏi chi phí về năng lượng hợp, chọn lọc theo hướng phản ứng NRR là một tháchsản xuất ammonia cao. Quá trình sản xuất ammonia thức lớn trong nghiên cứu tổng hợp ammonia điệnhiện nay đang chiếm 2% chi phí năng lượng toàn cầu hóa từ N2 và H2O [7-10]. Trong các vật liệu xúc tácvà kèm theo lượng phát thải carbon dioxide lớn. Chính được quan tâm nghiên cứu, MoS2 được xem là chấtvì vậy, việc tìm kiếm một quy trình sản xuất thay thế xúc tác NRR tiềm năng do diện tích bề mặt riêng cao,tốn ít năng lượng hơn và thân thiện với môi trường cấu trúc điện tử linh hoạt dễ điều chỉnh, có năng lượng https://doi.org/10.62239/jca.2024.042 117 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 13 – issue 2 (2024) 117-122hấp phụ N2 tối ưu, có độ bền tương đối cao trong môi Đặc trưng vật liệutrường lỏng cũng như có tiềm năng sản xuất quy mô Phương pháp XRD được sử dụng để xác định cấu trúclớn do quy trình tổng hợp đơn giản. Tuy nhiên, việc tinh thể của vật liệu. Phép đo XRD được thực hiện trêntương tác giữa MoS2 với vật liệu làm điện cực có thể máy D8 Advance-Brucker với ống phát tia CuKαảnh hưởng đến tính chất bề mặt của vật liệu cũng như (λ=1,54Å), cường độ dòng 40mA, góc quét 2θ từ 20-khả năng xúc tác cho phản ứng NRR. Chính vì vậy, 80o, tốc độ quét 0,02 o/s. Phương pháp hiển vi điện tửtrong nghiên cứu này, MoS2 được tổng hợp bằng quét SEM được sử dụng với máy SEM-JEOLphương pháp điện hóa trên các loại vật liệu điện ...