Covalent Organic Framework: An Emerging Catalyst for Renewable Ammonia Production

催化作用 共价键 氨生产 纳米技术 化学 材料科学 有机化学
作者
Ipsita Hazra Chowdhury,Shivani Gupta,Vishal Govind Rao
出处
期刊:Chemcatchem [Wiley]
卷期号:15 (11) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/cctc.202300243
摘要

Abstract Ammonia (NH 3 ), a fertilizer feedstock and clean energy carrier, is produced primarily by the Haber‐Bosch method, which is environmentally hazardous and energy intensive. Therefore, there is an immediate need for a benign alternative, like catalytic nitrogen fixation, such as catalytic nitrogen reduction reaction (NRR). NRR must involve active, selective, scalable, and long‐lived catalysts to become a sustainable source of ammonia production. Recently, covalent organic frameworks (COFs) and COF‐based functional materials have been proposed as promising catalysts for NRR. COFs comprise repeating units of organic molecules connected by strong covalent bonds. By fine‐tuning the building blocks, various COFs can be designed with numerous active sites. This class of materials offers excellent modularity, porosity, stability, and low density. A novel type of nitrogen‐abundant COFs called covalent triazine framework (CTF) has been noted for its high electron density and ultra‐stability. This review examines the state‐of‐the‐art for the NRR using different COF‐based catalysts and discusses design principles for advancing it. The underlying mechanism of NRR with different strategies adopted for renewable ammonia production is also discussed for a clear understanding of the process. Furthermore, key parameters for improving ammonia synthesis‘s photo/electrocatalytic efficiency will also be highlighted to present new possibilities to this emerging field.

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