1. Conversion of Ammonia to Hydrazine Induced by High‐Frequency Ultrasound
- Author
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François Jérôme, Karine De Oliveira Vigier, Anaelle Humblot, Stéphane Streiff, Laurie Grimaud, Audrey Allavena, Prince Nana Amaniampong, Tony Chave, Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP), Université de Poitiers-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sonochimie dans les Fluides Complexes (LSFC), Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire Interfaces et Surfaces d'Oxydes (LISO), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Eco-Efficient Products & Processes Laboratory (E2P2L), and RHODIA-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Work (thermodynamics) ,Materials science ,Aqueous solution ,Radical ,Hydrazine ,General Chemistry ,02 engineering and technology ,General Medicine ,Photochemistry ,010402 general chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,01 natural sciences ,Catalysis ,0104 chemical sciences ,Ammonia ,chemistry.chemical_compound ,chemistry ,Degradation (geology) ,[CHIM]Chemical Sciences ,Organic synthesis ,0210 nano-technology - Abstract
International audience; Hydrazine is a chemical of outmost importance in our society, either for organic synthesis or energy purpose. The direct conversion of NH3 to hydrazine is highly appealing but it remains a very difficult task because the degradation of hydrazine is thermodynamically more feasible than the cleavage of the N-H bond of NH3. As a result, any catalyst capable of activating NH3 will thus unavoidably decompose N2H4. Here we show that cavitation bubbles, created by ultrasonic irradiation of aqueous NH3 at a high frequency, act as micro-reactors to activate and convert NH3 to NH species, without assistance of any catalyst, yielding hydrazine at the bubble-liquid interface. The compartmentation of in situ produced hydrazine in the bulk solution, which is maintained close to 30°C, advantageously prevents its thermal degradation, a recurrent problem faced by previous technologies. This work also points towards a path to scavenge •OH radicals by adjusting the NH3 concentration.
- Published
- 2021