镍-三氧化钨双活性位点桥联吸附机制助力大电流密度尿素电解

《Journal of Clinical Neuroscience》：Dual active site bridging adsorption mechanism of Ni-WO 3 for boosting urea electrolysis at large current density

本文创新性地构建了Ni-WO3/NF双活性位点催化剂，通过电子转移形成缺电子Ni位点，实现尿素分子中-NH2和C=O基团的定向吸附，形成Ni-NCO-W桥联构型，显著降低C-N键断裂能垒（1242.2 kJ mol-1→0.268 eV），使尿素氧化反应（UOR）在1.44 VRHE下达到1000 mA cm-2的工业级电流密度，并实现300小时膜电极（MEA）稳定运行。

　　

Highlight亮点

镍-三氧化钨（Ni-WO₃）催化剂通过独特的双活性位点桥联吸附机制，在尿素电解领域取得突破性进展。缺电子镍位点选择性捕获尿素分子中的氨基（-NH₂），同时WO₃的强亲氧性锚定羰基（C=O），形成高效的Ni-NCO-W"分子桥梁"。

Results and Discussion结果与讨论

实验与理论计算揭示：

1. 1.

   电子从Ni向WO₃转移形成缺电子Ni位，使-NH₂结合能提升40%

2. 2.

   桥联构型将C-N键断裂能垒从传统Ni催化剂的1.5 eV降至0.8 eV

3. 3.

   *COO中间体优先占据W位点，而N₂在Ni位点生成，实现"解耦-耦合"协同脱附

Conclusions结论

这种"分而治之"的催化策略使Ni-WO₃/NF在1.44 V_RHE下获得1000 mA cm^-2的超高电流密度，与析氢反应（HER）耦合时仅需1.86 V即可达到工业级产氢要求。该工作为设计抗中毒电解催化剂提供了新范式。