La producción de amoníaco (NH₃) es esencial para el desarrollo humano, ya que es un precursor clave en la fabricación de fertilizantes sintéticos, productos químicos y el almacenamiento de hidrógeno. Actualmente, el NH₃ se produce mediante el método Haber-Bosch (H-B). El logro de alternativas sostenibles al proceso H-B contribuirá significativamente a los objetivos climáticos, de protección ambiental y de eficiencia energética del Plan 2030 de la UE. La reducción electroquímica del nitrógeno molecular (eNRR) para obtener NH₃ es una de las rutas más prometedoras en la actualidad. Esta metodología permite la conversión directa de N₂ y agua en NH₃ a temperatura y presión normales sin emisiones de CO₂. Debido a sus propiedades ópticas únicas, una estrategia innovadora para mejorar la eNRR consiste en utilizar nanopartículas (NP) plasmónicas-metálicas como electrocatalizadores. La excitación de los electrones de la superficie se produce mediante la iluminación de los sustratos plasmónicos, generando resonancia plasmónica superficial localizada (LSPR). La LSPR proporciona una fuente adicional de electrones de alta energía al sistema electrocatalítico, lo que puede aumentar la eficiencia y mejorar la selectividad hacia la formación de NH₃. Esta combinación plasmónica-electroquímica se denomina Catálisis Asistida por Plasmón.
Esta investigación tiene como objetivo diseñar, sintetizar y caracterizar nanopartículas plasmónicas de Au, Cu y aleaciones de Au/Cu para maximizar su actividad como electrocatalizadores para la eNRR. La síntesis de nanopartículas con diferentes morfologías se realizará mediante diversos métodos químicos e hidrotermales. La evaluación de la actividad electrocatalítica se realizará en una celda electroquímica de tipo H, y los diferentes electrocatalizadores sintetizados se apoyarán en electrodos carbonosos como electrodo de trabajo. La actividad y la estabilidad de los materiales también se evaluarán utilizando líquidos acuosos e iónicos como electrolitos. Además, se realizará la monitorización en tiempo real del proceso electroquímico y la determinación del mecanismo de eNRR mediante técnicas espectroelectroquímicas in situ (SEIRAS, SERS).
