An Old Tool for a New, Flexible and Green Procedure Toward NH3 Decomposition Catalysts based on Ruthenium

L'ammoniaca come fonte di H2 senza C sta attirando sempre più attenzione. I catalizzatori a base di Ru sono considerati la scelta migliore per un'efficiente decomposizione di NH3. Questo progetto, con un approccio fortemente interdisciplinare, studierà l'uso senza precedenti della meccanochimica per la preparazione di formulazioni di catalizzatori a base di CeO2 caricati con Ru a partire da diversi composti di coordinazione/organometallici di Ru - piuttosto che la polvere di metallo o semplici sali/ossidi commerciali - e ceria ad alta area superficiale come supporto per essere testati come catalizzatori per la reazione di decomposizione dell'ammoniaca. L'efficienza complessiva dei catalizzatori di cui sopra sarà confrontata con i catalizzatori di riferimento preparati con tecniche di impregnazione convenzionali. Esploreremo sistematicamente l'effetto dei parametri/condizioni di macinazione e la composizione dei composti di rutenio (stato di ossidazione Ru, carica, presenza di diversi controioni e ligandi, nuclearità) sulle prestazioni complessive dei catalizzatori Ru-CeO2. I catalizzatori selezionati saranno utilizzati per effettuare uno studio cinetico dettagliato per una migliore comprensione della relazione tra cinetica di reazione, meccanismo e caratteristiche della superficie del catalizzatore. Le attività sperimentali includeranno la sintesi e la caratterizzazione di serie autoconsistenti di composti di coordinazione/organometallici a base di Ru (UniTs), la preparazione del catalizzatore tramite macinazione a secco (UniUd) seguita da una completa attività e analisi cinetica (PoliMi). I materiali con le migliori prestazioni saranno completamente caratterizzati e saranno selezionati per i test in condizioni tecnologicamente più rilevanti.

Ammonia as a C-free source of H2 is attracting increasing attention. Ru-based catalysts are considered the best choice for an efficient NH3 decomposition. This project, with a strongly interdisciplinary approach, will investigate the unprecedented use of mechanochemistry for the preparation of Ru loaded CeO2-based catalyst formulations starting from different Ru coordination/organometallic compounds –rather than the metal powder or simple commercial salts/oxides – and high surface area ceria as support carrier to be tested as catalysts for ammonia decomposition reaction. The overall efficiency of the above catalysts will be compared with benchmark catalysts prepared by conventional impregnation techniques. We will systematically explore the effect of milling parameter/conditions and the composition of ruthenium compounds (Ru oxidation state, charge, presence of different counterions and ligands, nuclearity) on the overall performance of Ru-CeO2 catalysts. Selected catalysts will be used to carry out a detailed kinetic study for a better understanding of the relation between reaction kinetics, mechanism and catalyst surface features. Experimental activities will include the synthesis and characterization of self-consistent series of Ru-based coordination/organometallic compounds (UniTs), the catalyst preparation by dry milling (UniUd) followed by a complete activity and kinetic analysis (PoliMi). The best performing materials will be fully characterized and will be selected for testing under more technologically relevant conditions.