Perpustakaan Digital ITB

Amonia (NH3) kini menjadi kandidat yang menjanjikan sebagai penyimpan energi kimia. Namun, produksi NH3 masih didominasi oleh proses Haber-Bosch yang tidak efisien dan menghasilkan emisi karbon yang tinggi. Dengan berkembangnya teknologi elektrolisis, NH3 yang ramah lingkungan (green ammonia) dapat diproduksi melalui reduksi polutan seperti nitrogen monoksida (NO) melalui Nitric Oxide Reduction Reaction (NORR). Katalis berbasis atom tunggal atau Single Atom Catalyst (SAC) dan atom ganda atau Double Atom Catalyst (DAC) dengan situs aktif besi dan penyangga grafena telah dikembangkan dalam memfasilitasi reaksi ini. Akhir-akhir ini, penggunaan grafena sebagai penyangga katalis SAC dan DAC telah menunjukkan performa katalitik yang menjanjikan untuk beberapa reaksi elektrokimia, namun belum terbukti pada NORR. Di sisi lain, situs aktif berupa atom tunggal besi telah dilaporkan memiliki perfoma yang baik pada NORR. Oleh karena itu, penelitian ini menginvestigasi NORR pada katalis SAC dan DAC atom besi dengan penyangga grafena pada lokasi yang berbeda, yaitu interior dan edge. Performa katalis dievaluasi melalui empat tahapan: (1) stabilitas struktur, (2) kemampuan adsorpsi NO, (3) limiting potential NORR, dan (4) selektivitas terhadap reaksi kompetitor, yaitu Hydrogen Evolution Reaction (HER). Hasil penelitian menunjukkan bahwa graphitic edge dapat meningkatkan stabilitas katalis secara signifikan dengan menurunkan energi formasi. Namun graphitic edge tidak meningkatkan kekuatan adsorpsi NO. Justru konfigurasi situs aktif DAC dan poisoning •OH berpengaruh lebih besar terhadap kekuatan adsorpsi NO. Analisis menyeluruh terhadap jalur reaksi NORR menunjukkan bahwa graphitic edge meningkatkan limiting potential NORR dan selektivitas. Terutama katalis SAC besi pada edge berbentuk arm-chair memiliki kestabilan termal, limiting potential NORR (0,25 V), dan beda potensial dengan HER (0,61 V) yang tinggi. Kekuatan adsorpsi NO dan intermediat NHOH yang moderat ditemukan juga sebagai indikator performa katalis NORR.