隣接するInおよびCu単原子サイト間の非結合相互作用による尿素電気合成の強化

科学分野:

• 電気化学;材料科学;触媒作用

背景:

• 二酸化炭素（CO2）および窒素種からの電気化学的尿素合成は、従来の工業プロセスに代わる持続可能な代替法を提供します。;現在の方法では、尿素生産の選択性と収率が満足のいくものではありません。

研究 の 目的:

• 効率的な尿素合成用電気触媒を開発すること。;尿素電気合成の改善のための二金属単原子触媒の相乗効果を調査すること。

主な方法:

• 炭素黒点上に分散した二金属単原子InCu触媒の調製。;CO2およびNO3-からの尿素生成のためのフローセルでの電気化学的試験。;反応機構を解明するためのin situフーリエ変換赤外分光法（FTIR）および理論的シミュレーション。

主要な成果:

• InCu単原子触媒は、CO2およびNO3-からの尿素生成において、52.5%のファラデー効率（FE）と1882.7μgh-1mgcat-1の収率を達成しました。;個々のInおよびCu単原子触媒の性能を上回り、相乗効果を強調しました。;触媒は、CO2とN2のカップリングにおいても活性を示しました。

結論:

• 隣接するInおよびCu単原子サイトは顕著な相乗効果を示し、尿素生成を強化します。;理論的および実験的結果は、隣接するCuサイトが単一のIn原子を活性化し、主要中間体の形成を促進し、C-Nカップリングを加速することを示しています。;この研究は、マルチメタル単原子触媒を設計するための戦略を提示し、効率的な尿素電気合成のための相乗効果の重要性を強調しています。