The impact of nitrogen mobility on the activity of zirconium oxynitride catalysts for ammonia decomposition

The influence of phase and morphology of molybdenum nitrides on ammonia synthesis activity and reduction characteristics

“…Very recently, in a TAP reactorbased study, Olea et al [19] have demonstrated the transfer of lattice nitrogen to the product in the VAlON catalysed direct ammoxidation of propane. Furthermore, based upon the dramatic onset of ammonia decomposition activity of zirconium oxynitride associated with the b 0 -to b 00 -phase change, Soerijanto et al [20] have proposed a mechanism in which part of the product nitrogen originates from the lattice in a catalytic cycle wherein it is subsequently replenished from gas-phase ammonia. In our own work in this area, we have sought to develop a detailed understanding of the reactivity of lattice nitrogen via the comparison of ammonia synthesis rates with N 2 /H 2 mixtures and Ar/H 2 mixtures as a function of temperature over a series of interstitial nitrides, with the possibility of re-nitridation in a separate step.…”

Präparation und Charakterisierung von SiO2-geträgerten Zirconiumoxidnitriden mit hoher Oberfläche und Untersuchung ihrer katalytischen Aktivität bei der Ammoniakzersetzung / Synthesis, Characterization, and Catalytic Activity of Zirconium Oxide Nitrides Supported on High-surface SiO2

“…Mobile Stickstoffionen könnten eine wichtige Voraussetzung für eine gute katalytische Aktivität bei der Ammoniakzersetzung sein, weshalb diese Verbindungen diesbezüglich von Interesse sind. Erste Untersuchungen an ternären Oxidnitriden wie Zr 7 O 11 N 2 (β -Phase) ergaben [2] einen sprunghaften Anstieg der katalytischen Aktivität bei der Entmischung von Zr 7 O 11 N 2 in das stickstoffreichere Zr 7 O 9,5 N 3 und stickstofffreies ZrO 2 im Temperaturbereich von 500 -550 • C. Eine zusätzliche wichtige Beobachtung war die Abwesenheit von Hydrazin im Produktstrom, welches oft bei konventionellen Katalysatoren als Nebenprodukt auftritt und die Brennstoffzelle zerstört. Die bei diesen ersten Versuchen verwendeten Pulver wiesen eine im Vergleich zu kommerziellen Katalysatoren sehr geringe spezifische Ober- Die Proben wiesen nach der Nitridierung zum Teil eine schwache Beigefärbung auf, die ebenfalls für die Bildung der Zirconiumoxidnitride spricht.…”

“…Wir nehmen für die katalytische Reaktion einen Mechanismus an (siehe auch [2]), bei dem das Stickstoffatom des Ammoniaks auf der Oberfläche der Zirconiumoxidnitride adsorbiert wird. Bedingt durch die Verzerrung der Struktur durch die Anionenleerstellen entsteht eine räumliche Nähe zu den im Volumen beAbb.…”

“…Diese lässt sich auch durch nachträgliches Mahlen nicht ausreichend vergrößern. Auch in den von uns durchgeführten ersten Versuchen[2] wurden Materialienüber eine Hochtemperaturroute bei 1900 • C hergestellt. Eine andere mögliche Vorgehensweise zur Darstellung von Hochoberflächenpulvern ergibt sich aus der Umsetzung von Metalloxid-Nanopartikeln mit Cyanamid und Harnstoff, wie sie in[8] beschrieben ist.…”

Adsorption of nitrogen and ammonia at zirconia surfaces

“…This has been attributed to the different anion charges and radii [9,10]. Nevertheless nitrogen-doped zirconia is a promising material for nitrogen ion conduction, and has been proposed as future cell material and ammonia decomposition catalyst [11].…”