Light-driven Ammonia Synthesis over Layered-double- hydroxide-derived Ru Catalyst

doi:10.7503/cjcu20230095

Abstract

Abstract:

The metal oxide nanosheet-supported Ru nanoparticles（MgAlRu-500R） were prepared via calcining the Ru-based layered double hydroxide（MgAlRu-LDH） in a reductive atmosphere. X-Ray diffraction（XRD）， high resolution transmission electron microscopy（HRTEM）， X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） and ultraviolet- visible-near-infrared diffuse reﬂectance spectroscopy（UV-Vis-NIR DRS） were employed to characterize the crystal structure， morphology， component and optical properties of MgAlRu-500R. The photothermal catalytic performance of MgAlRu-500R for ammonia synthesis was investigated in a flow-type reaction system at normal pressure. The results demonstrated that MgAlRu-500R can be heated up to more than 300 ℃ by light illumination as sole energy source and drived the photothermal catalytic ammonia synthesis reaction. Notably， MgAlRu-500R delivered a high ammonia production of 3.0 mmol·g^‒1·h^‒1 at 380 ^oC， markedly exceeding that of thermocatalytic process at the same temperature（1.5 mmol·g^‒1·h^‒1）. Furthermore， in-depth kinetic analysis（determinations of apparent activation energy and kinetic reaction order） attributes the outstanding catalytic activity to the reduced activation energy caused by photoexcitation-accelerated N₂ dissociation. This work provides a highly active catalyst with simple preparation method for photothermal ammonia synthesis， which will promote the development of green ammonia synthesis technology.

Key words: Ammonia synthesis, Photothermal catalysis, Layered double hydroxide, Ruthenium catalyst

CLC Number:

O643.3

TrendMD:

BIAN Xuanang, ZHOU Chao, ZHAO Yunxuan, ZHANG Tierui. Light-driven Ammonia Synthesis over Layered-double- hydroxide-derived Ru Catalyst[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(6): 20230095.

Figures/Tables 6

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