王双印/陈大伟/陈晨Nat. Commun.：分子催化剂配体工程增强电催化合成尿素
学术
2024-10-17 20:03
上海
通过CO2和硝酸盐的电催化C-N偶联反应能够为传统高耗能的尿素合成过程提供替代路线，而且能够回收废物，制备高附加值产品。设计高效稳定电催化剂是增强电催化合成尿素的关键。有鉴于此，湖南大学王双印教授、陈晨、陈大伟等报道由于CuPc催化剂具有结构明确和可调控的结构，使用Cu-酞菁（CuPc）作为模型催化剂，研究电催化合成尿素。要点1. 通过实验和理论计算的结合，发现氨基取代基能够优化电子结构从而增强Cu-N配位作用，因此CuPc-Amino的电化学脱金属被抑制，因此这种催化剂具有优异的活性和稳定性。要点2. 与CuPc催化剂相比（10圈电催化反应过曾中最大的尿素产量达到39.9±1.9 mmol h-1 g-1，10圈循环后的性能衰减为67.4 %），CuPc-Amino催化剂的产量达到103.1±5.3 mmol h-1 g-1，而且具有优异的持久性。
要点3. 通过同位素标记和原位点阿虎学光谱表征说明反应机理，验证了C-N偶联反应的发生。这项工作展示了通过设计分子催化剂，实现了独特的合成尿素机理。Li, H., Xu, L., Bo, S.et al. Ligand engineering towards electrocatalytic urea synthesis on a molecular catalyst. Nat Commun 15, 8858 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-52832-2https://www.nature.com/articles/s41467-024-52832-2原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR
