Zowel stikstof (N ₂ ) en kooldioxide (CO ₂ ) in ureummoleculen met toegevoegde waarde via C-N-koppelingsreactie is een veelbelovende methode om het probleem van overmatige CO op te lossen ₂ uitstoot.

In vergelijking met industriële processen met een enorm energieverbruik, elektrochemische ureumsynthese biedt een aantrekkelijke route onder milde omstandigheden. Echter, het staat nog steeds voor uitdagingen van lage katalytische activiteit en selectiviteit.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Zhang Guangjin van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen vervaardigde Bi-BiVO ₄ Mott-Schottky heterostructuurkatalysatoren voor efficiënte ureumsynthese bij omgevingscondities.

Dit werk is gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie op 25 februari.

De spontane ladingsoverdracht aan de hetero-interfaces bevordert de vorming van een ruimteladingsgebied. "Het ruimteladingsgebied vergemakkelijkt niet alleen de gerichte adsorptie en activering van CO ₂ en N ₂ moleculen op de gegenereerde elektrofiele/nucleofiele regio's, maar onderdrukt ook effectief CO-vergiftiging en de vorming van endotherm *NNH-tussenproduct, " zei prof. Zhang.

De geadsorbeerde *N ₂ kan CO . bevorderen ₂ reductie om CO te vormen, en dan zal de gegenereerde CO verder reageren met *N ₂ om het gewenste *NCON*-tussenproduct te produceren via een elektrochemische C-N-koppelingsreactie.

"Het daaropvolgende protonatieproces ondergaat bij voorkeur het afwisselende mechanisme tot de vorming van ureum, " zei prof. Zhang.

De onderzoekers gebruikten lineaire sweep-voltammetrie (LSV) om de potentiële prestaties van ureumelektrosynthese met Bi-BiVO voorlopig te evalueren ₄ hybriden. De resultaten toonden aan dat Bi-BiVO ₄ hybriden vertoonden goede prestaties in elektrokatalytische stikstofreductiereactie (NRR) en CO ₂ reductiereactie (CO ₂ RR), die zorgde voor de elektrokatalytische productie van ureum.