Новый двумерный материал превращает воздух в удобрения и топливо

Ученые из Техасского университета A&M разработали новый класс двумерных материалов MXenes, способных преобразовывать компоненты воздуха в аммиак для производства удобрений и экологичного топлива.

Иллюстрация структуры MXenes. Фото: Dr. Abdoulaye Djire/Texas A&M University

Исследователи обнаружили, что химический состав материалов MXenes можно точно настраивать, изменяя взаимодействие атомов азота в кристаллической решетке. Эта настройка, известная как реакционная способность решеточного азота, напрямую влияет на эффективность катализа химических реакций.

«MXenes являются идеальными кандидатами в качестве альтернативных материалов на основе переходных металлов», — объяснил аспирант Рэй Ю. — «Нитридные MXenes играют важную роль в электрокатализе, демонстрируя улучшенные характеристики по сравнению с широко изучаемыми карбидными аналогами».

С помощью компьютерного моделирования и рамановской спектроскопии ученые смогли проанализировать взаимодействие MXenes с полярными растворителями и количественно оценить молекулярные взаимодействия, важные для синтеза аммиака.

«Мы демонстрируем, что электрохимический синтез аммиака может быть достигнут через протонирование и пополнение решеточного азота», — заявил профессор Абдулай Джире.

Исследование, опубликованное в Journal of the American Chemical Society, открывает путь к созданию более эффективных и экологичных методов производства химических веществ из доступных ресурсов.

ИИ: Это исследование демонстрирует важный шаг в развитии зеленой химии. Возможность производить аммиак из воздуха с помощью настраиваемых материалов может значительно сократить энергозатраты и выбросы в сельском хозяйстве и энергетике.