Katalis Fe Atom Tunggal dengan Pemuatan Logam yang Lebih Baik untuk Sintesis Amonia yang Efisien dalam Kondisi Ringan

Abstrak
Sintesis amonia merupakan landasan dalam industri kimia. Mengingat proses Haber-Bosch (HB) tradisional memerlukan suhu dan tekanan yang sangat tinggi, sangat penting untuk mengembangkan katalis yang mampu memfasilitasi sintesis amonia dalam kondisi ringan. Dalam karya ini, strategi penggantian pasca-logam dikembangkan untuk meningkatkan pemuatan Fe dalam katalis karbon N-doped yang diimplantasi Fe-atom tunggal. Dimulai dari material Zn-Fe-NC dengan situs Zn dan Fe atom tunggal yang hidup berdampingan dalam karbon berpori N-doped yang dipirolisis dari kerangka logam-organik porfirin (MOF), penggantian Zn atom tunggal dengan situs Fe dilakukan, yang secara signifikan meningkatkan pemuatan Fe dari 1,33 wt% menjadi 2,39 wt%. Hal ini secara efektif menekan migrasi dan penggumpalan Fe, menghasilkan Fe-NC dengan pemuatan logam tinggi (FeHL-NC). Khususnya, katalis FeHL-NC menunjukkan laju katalitik sebesar 558 μmol·gcat-1·h-1 pada suhu 300 °C untuk sintesis amonia pada tekanan atmosfer, jauh melampaui kinerja katalis besi lebur dominan tradisional dan bahkan katalis logam mulia berbasis Ru.