elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Improving the Ca-assisted Urea-Glass Method for the Synthesis of Zirconium Nitride as Potential Electrocatalyst for the Nitrogen Reduction Reaction

Bragulla, Sebastian und von Seggern, Aaron und Lorenz, Julian und Harms, Corinna und Wark, Michael und Friedrich, K. Andreas (2024) Improving the Ca-assisted Urea-Glass Method for the Synthesis of Zirconium Nitride as Potential Electrocatalyst for the Nitrogen Reduction Reaction. ChemCatChem, Seiten 1-19. Wiley. doi: 10.1002/cctc.202400613. ISSN 1867-3880.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
16MB

Offizielle URL: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.202400613

Kurzfassung

Zirconium mononitride (ZrN), among other nitrides, is of interest as a catalyst in general and especially for the electrochemical nitrogen reduction reaction (NRR). Synthesis of nanoparticulate ZrN is challenging due to the formation of undesired other phases and the need for hazardous precursors or high temperatures. The urea glass method (UGM) was used in this work to synthesise nanoparticulate zirconium nitride. A focused parameter variation of the precursor composition and process conditions lead to an optimised synthesis, greatly improving material purity in regard to minor phase and residual carbon content. The nitride starts to form at a pyrolysis temperature of 900 °C, likely by irreversible decomposition of previously-formed oxynitride, which forms from amorphous ZrO2 and urea during pyrolysis. An increased pyrolysis temperature improves product purity but slightly lowers nitride purity. Calcium admixture slows the urea decomposition, yielding a more phase-pure product with less residual carbon at low amounts. A classical carbothermal nitridation (CN) was used in comparison to the UGM to synthesise ZrN. This was successful in synthesising zirconium carbonitride Zr(N, C) without minor phase, but significant carbon remains if added overstoichiometrically. Using less carbon and a longer dwelling time yielded ZrN without significant carbide (ZrC) incorporation or residual carbon, but with some minor ZrO2 phase, proving a promising synthesis route. A limited electrochemical investigation of a synthesised ZrN material was carried out to scope the general material behaviour and to qualitatively derive the potential catalytic activity for the NRR. Higher reductive currents in nitrogen-saturated electrolyte qualitatively point to NRR activity, but further and more in-depth examination is required.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206894/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Improving the Ca-assisted Urea-Glass Method for the Synthesis of Zirconium Nitride as Potential Electrocatalyst for the Nitrogen Reduction Reaction
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bragulla, SebastianSebastian.Bragulla (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3082-2174NICHT SPEZIFIZIERT
von Seggern, AaronAaron.von.Seggern (at) uni-oldenburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lorenz, Julianjulian.lorenz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9936-7667NICHT SPEZIFIZIERT
Harms, CorinnaCorinna.Harms (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5916-3224NICHT SPEZIFIZIERT
Wark, MichaelMichael.Wark (at) uni-oldenburg.dehttps://orcid.org/0000-0002-8725-0103NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-5029NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Juni 2024
Erschienen in:ChemCatChem
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/cctc.202400613
Seitenbereich:Seiten 1-19
Verlag:Wiley
ISSN:1867-3880
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ammoniak, Stickstoff, Katalyse, Katalysator, Umwandlung, Nitride
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Bragulla, Sebastian
Hinterlegt am:18 Okt 2024 13:04
Letzte Änderung:18 Okt 2024 13:04

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.