新型催化剂可提高环境条件下尿素合成的效率 解决CO2排放过多问题

新型催化剂可提高环境条件下尿素合成的效率 解决CO2排放过多问题

通过CN偶联反应将氮（N2）和二氧化碳（CO2）转化为增值尿素分子是解决CO2排放过多问题的一种有前途的方法。

与消耗大量能源的工业过程相比，电化学尿素的合成在温和条件下提供了一条诱人的途径。但是，它仍然面临催化活性和选择性低的挑战。

由中国科学院过程工程研究所（IPE）张光津教授领导的研究小组制造了Bi-BiVO4 Mott-Schottky异质结构催化剂，用于在环境条件下高效合成尿素。

基于Bi-BiVO4 Mott-Schottky异质结构协同效应的示意性电催化尿素合成机理

这项工作于2月25日发表在Angewandte Chemie国际版上。

异质界面处的自发电荷转移促进了空间电荷区的形成。张教授说：“空间电荷区不仅有助于在产生的亲电/亲核区上靶向吸附和激活CO2和N2分子，而且还有效抑制了CO中毒和吸热*NNH中间体的形成。”

吸附的N2可以促进CO2还原形成CO，然后生成的CO将与N2进一步反应，通过电化学CN偶联反应生成所需的NCON中间体。

张教授说：“随后的质子化过程优先经历交替机制，直到形成尿素为止。”

研究人员使用线性扫描伏安法（LSV）初步评估了Bi-BiVO4杂化剂尿素电合成的潜在性能。结果表明，Bi-BiVO4杂化体在电催化氮还原反应（NRR）和CO2还原反应（CO2 RR）中表现出良好的性能，保证了尿素工艺的电催化生产。