使用新型催化剂的基于还原的氮污染解决方案

我们对矿物燃料作为主要能源的依赖使空气污染达到了历史最高水平，导致了许多环境和健康问题。在主要污染物中，氮氧化物(NO x)的积累会导致严重的呼吸系统疾病和地球氮循环的不平衡。因此，减少NO x的积累是最重要的问题。

近来，将NO x转化为无害或有用的氮产物已成为一种有前途的策略。对科学家特别有吸引力的是将NO x还原为羟胺(NH 2 OH)，可以将其用作可再生能源。

决定羟胺形成的“成败”步骤是一氧化氮(NO)的催化电化学还原，取决于电解质的pH值和电极电位，一氧化氮可产生羟胺或一氧化二氮(N 2 O)。研究表明，要使羟胺形成胜过N 2 O形成，就需要pH值小于0的非常酸性的电解质。但是，这种苛刻的酸性环境会使催化剂迅速降解，从而限制了反应。“开发具有高活性的新型催化剂选择性和稳定性是下一个挑战。”韩国光州科学技术学院(GIST)的Chang Hyuck Choi教授说，他致力于电化学反应的催化。

在《自然通讯》上发表的最新研究中，来自韩国和法国的Choi教授及其同事研究了在一种新型的铁氮掺杂碳(Fe-NC)催化剂的存在下减少NO的问题，该催化剂由与FeN x C y部分键合的碳质底物。选择该催化剂是因为其对NH 2 OH途径的高选择性以及对极端酸性条件的抵抗力。

该小组在操作中(即在反应过程中)进行了光谱学和催化剂的电化学分析，以确定其催化部位和NH 2 OH生成的pH依赖性。

他们确定了催化剂的活性位点为键合到碳底物上的亚铁基团，其中NH 2 OH的生成速率随pH的降低而显示出特别的增加。研究小组将这种特殊性归因于NO的不确定氧化态。最后，他们在典型的NO-H 2燃料电池中实现了高效(71%)NH 2 OH的生产，从而确立了催化剂的实用性。此外，他们发现该催化剂表现出长期稳定性，即使操作超过50小时也没有失活的迹象!

该方法不仅减少了有害的空气污染物，而且还提供了有用的副产品，可用于迎接可再生能源社会。“除了羟胺在尼龙工业中的应用之外，它还可以用作氢的替代载体。因此，这种新型催化剂不仅有助于减少大气中的NO x污染物量，而且还可以使我们获得可再生能源未来。”崔教授解释说。

我们很容易知道团队的发现使我们更接近无污染的可再生能源社会。

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