Development of catalysts for ammonia synthesis based on metal phthalocyanine materials – Catalysis Science & Technology (RSC Publishing)

xmlns=”http://www.rsc.org/schema/rscart38Catalizzatori altamente efficienti e molto stabili a base di ferro e/o cobalto per la reazione di sintesi dell’ammoniaca sono stati sintetizzati dalla pirolisi in un solo passaggio di precursori di ftalocianina metallica. La presenza di metalli alcalino-terrosi o alcalini è risultata essenziale per accelerare la velocità di reazione per il processo di sintesi dell’ammoniaca. Quando promossi da metalli alcalini, i catalizzatori mostrano un aumento di 3 volte nelle loro prestazioni catalitiche (a 400 °C e 0,1-7 MPa) rispetto a un catalizzatore commerciale di riferimento a base di ferro, ampiamente utilizzato per il processo Haber-Bosch. Le immagini TEM rivelano la struttura locale dei catalizzatori ottenuti dalla pirolisi del precursore metallico ftalocianina, con nanoparticelle di metallo (5-50 nm) confinate in una matrice mesoporosa di carbonio drogato con azoto, dove i promotori di metalli alcalini si trovano sulla parte superiore delle nanoparticelle di ferro ma anche sul supporto di carbonio. Infine, l’analisi cinetica mostra un’energia di attivazione più bassa per il catalizzatore derivato dalla ftalocianina Fe (42 kJ mol-1) contro i 70 kJ mol-1 riportati per il catalizzatore di ferro-benchmark. Inoltre, questa analisi cinetica suggerisce che il passo determinante della velocità si sposta dall’attivazione dell’azoto alla formazione di NHx, cosa che solo pochi catalizzatori hanno raggiunto.