Cr₄/Ti₂CO₂催化剂

超低势垒产尿素

通过独特的混合协同轨道杂化机制活化N≡N键，在极低过电位下实现高效电催化C-N偶联。

Rui, Yu · Xu, Tengfei · Liu, Zhaorui · Legut, Dominik · Junwei, Sun · Francisco, Joseph S. · 张瑞丰 · 张瑞丰

Small 2025

参数信息

过电位

0.29 V

动力学能垒

0.40 eV

最佳催化电位

0.40 V

技术优势

过电位仅0.29 V

通过混合协同轨道杂化机制活化N≡N键，显著降低C-N偶联的能垒。

能垒低至0.40 eV

团簇中不同化学环境的活性位点通过不同的d-π*杂化机制协同活化N₂，使关键步骤的能垒降至0.40 eV。

电位精确调控

在0.40 V vs RHE的酸性条件下即可实现最佳催化活性，无需极端电位。

机制独特

提出混合协同轨道杂化机制，阐明了电位依赖的催化活性来源，为催化剂设计提供理论指导。

应用场景

• 尿素电合成：替代高能耗Haber-Bosch法，在温和电位下合成尿素。
• 电催化剂设计：提供电位调控下d-π*轨道杂化的设计原则，加速筛选高效催化剂。
• MXene基催化剂：拓展MXene负载团簇在C-N偶联中的应用，发挥其可调电子结构优势。
• C-N偶联催化：通过电位精确调控N₂活化与C-N偶联步骤，提高尿素选择性。