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Photo(electro)catalytic Nitrogen Fixation

Descrizione del progetto

Catalizzatori ad alta efficienza che utilizzano la luce per convertire l’azoto in ammoniaca

La fissazione dell’azoto guidata dalla luce rappresenta l’obiettivo ideale per contrastare il massiccio sfruttamento dei combustibili fossili attualmente utilizzati per convertire l’azoto molecolare in ammoniaca. Il progetto NITROGEN-LIGHT, finanziato dall’UE, prevede di sviluppare catalizzatori innovativi per la produzione fotoelettrolitica di ammoniaca usando l’azoto come fonte primaria. I ricercatori progetteranno catalizzatori multi-redox per l’attivazione dell’azoto immobilizzati su fotoelettrodi utilizzando superfici di semiconduttore come fotosensibilizzanti. La fusione della scienza di superficie con la catalisi molecolare consentirà la messa a punto dei siti attivi del catalizzatore e la stabilizzazione dei prodotti intermedi derivati dall’azoto. Il lavoro del progetto sarà determinante per la fabbricazione di nuovi fotocatodi per la riduzione dell’azoto e di fotoanodi per l’ossidazione dell’acqua da integrare nell’intera progettazione delle celle fotoelettrochimiche.

Obiettivo

Despite the intensive effort on nitrogen photofixation, there is a clear gap in the design of the catalytic system at the molecular/atomic level: at the same time, the majority of literature examples for nitrogen photo(electro)reduction employed only Uv-Vis semiconductor based systems with poor control on the molecular aspects of photo(electro)catalysis. NITROGEN-LIGHT lies in the panorama of nitrogen reduction, but offering a new point of view. This project aims to develop a photoelectrolyser to efficiently convert nitrogen to ammonia, but exploiting semiconductor surfaces decorated with controlled molecular assemblies of visible-light sensitisers and nitrogen-activating multi-redox catalysts. The advantage of the molecular design is the possibility to easily tune the redox properties of active sites and the stabilization of nitrogen-derived intermediates, with the final aim of: syncronizing photo-induced electron/proton transfer (PCET), lowering the energy barrier and optimizing the quantum efficiency. Success in this task will be instrumental for the fabrication of novel photocathodes for N2RR, to be integrated within a PEC device, in combination with photoanodes for water oxidation. The photoelectrode assembly for the final device will build on the state-of-the-art expertise and recent achievements of the CalTech and the Padova group, while frontier studies on the photophysics of selected molecular assemblies, to be performed with secondment visits at the Prague Institute, will guide the overall component choice and synthetic modification.

Coordinatore

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PADOVA
Contribution nette de l'UE
€ 251 002,56
Indirizzo
VIA 8 FEBBRAIO 2
35122 Padova
Italia

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Regione
Nord-Est Veneto Padova
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 251 002,56

Partner (1)