矢量控制*CO传输驱动高效尿素电合成

《Environmental Science & Technology》:Vector-Controlled *CO Transport Drives Efficient Urea Electrosynthesis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月13日 来源:Environmental Science & Technology 12.2

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   打开图像查看器 摘要 二氧化碳与硝酸盐的电催化偶联为

  

二氧化碳与硝酸盐的电催化偶联为尿素合成提供了一条可持续的途径。然而,由于中间反应路径不明确,这类系统通常需要极高的负电位(≤ ?0.5 V vs RHE)才能获得较高的尿素产率。这无疑会导致极高的电力成本,这类成本约占尿素电合成总成本的48%,是阻碍这一有前景方法发展的主要瓶颈。本文提出了一种基于矢量控制的*CO中间体传输策略来引导反应路径。该策略使得阳极电位提升了300 mV,在?0.2 V(vs RHE)条件下实现了2927 μg h–1 cm–2的惊人尿素产率,其性能优于大多数已报道的电催化剂。技术经济分析表明,该工艺能够降低能耗,将电力成本减少25%以上。这种单向的*CO传输是通过精心设计的CuAg界面实现的,该界面具有1.64 eV的d带中心差,从而形成了0.8 eV的*CO吸附能差。这使得*CO能够从吸附作用较弱的银原子上持续解吸,并单向传输到吸附作用较强的铜原子上,进而促进关键的*NOCO生成。这项工作为节能型尿素合成开辟了一条有希望的路径。

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