Блог

Aug 03, 2023

Амбиентный электросинтез мочевины с нитратом и углекислым газом на железе.

25 ноября 2022 г., Чжан Наньнань, Китайская академия наук Мочевина (CO(NH2)2) применяется как в сельском хозяйстве, так и в фармацевтической сфере. Широко используемый процесс Бош-Мейзера обладает высокой энергией.

25 ноября 2022 г.

Чжан Наньнань, Китайская академия наук

Мочевина (CO(NH2)2) применяется как в сельском хозяйстве, так и в фармацевтике. Широко используемый процесс Bosch-Meiser имеет высокое энергопотребление и выбросы CO2. Поэтому крайне важно изучить энергосберегающие и экономичные пути синтеза мочевины в мягких условиях.

Электросинтез мочевины с CO2 и NO3- в условиях окружающей среды является эффективным, но далеким от применения способом. Это связано с тем, что на ключевом этапе необходим эффективный электрокатализатор, обеспечивающий адсорбцию и активацию NO3- и CO2 для осуществления связывания CN.

Исследователи из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработали метод жидкофазного лазерного облучения для изготовления симбиотических инкапсулированных в углерод аморфного железа (Fe(a)@C) и наночастиц оксида железа (НЧ Fe3O4) на углеродных нанотрубках. (обозначается как Fe(a)@C-Fe3O4/CNTs).

Исходные Fe(a)@C-Fe3O4/УНТ содержали два активных компонента на основе Fe, а именно НЧ Fe@C с размером частиц 10~20 нм и НЧ Fe3O4 с размером частиц 1~5 нм.

Наличие двух разных структурных единиц в Fe(a)@C-Fe3O4/УНТ позволило синергетически электрокаталитически активировать CO2 и NO3- для реализации взаимодействия CN для синтеза мочевины.

Как и ожидалось, Fe(a)@C-Fe3O4/УНТ продемонстрировали превосходную активность в отношении электрокаталитического связывания CO2 и NO3- для синтеза мочевины, обеспечив выход мочевины 1341,3±112,6 мкг ч-1 мгкат-1 и фарадеевскую эффективность 16,5. ±6,1% при -0,65 В (относительно RHE) в 0,1 М электролите KNO3.

Как экспериментальные, так и теоретические результаты показали, что Fe(a)@C в основном отвечает за электрокаталитическое восстановление NO3- с образованием промежуточных продуктов *NH2, тогда как Fe3O4 более полезен для электрокаталитического восстановления CO2 с образованием промежуточных продуктов *CO.

Синергетический каталитический эффект способствует превосходным электрокаталитическим характеристикам синтеза мочевины в условиях окружающей среды.

Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Больше информации: Цзин Гэн и др., Атмосферный электросинтез мочевины с нитратом и диоксидом углерода на основе двойных центров железа, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202210958.

Информация журнала:Международное издание «Прикладная химия»

Предоставлено Китайской академией наук