Ni-N₃B单原子催化剂

高效合成尿素

通过B杂原子调控Ni-N₃活性位点，同时增强硝酸根活化与C-N偶联，从CO₂和硝酸盐高效电合成尿素。

Qiwen, Su · 刘松 · Jiao, Dongxu · Yuwei, Yan · 褚克 · 赵景祥

ACS Nano 2025

具体参数

法拉第效率

{'zh': '51.92', 'en': '51.92'} %

尿素产率

{'zh': '32.30', 'en': '32.30'} mmol h⁻¹ g⁻¹

极限电位

{'zh': '-0.43', 'en': '-0.43'} V

C-N偶联动力学势垒

{'zh': '0.74', 'en': '0.74'} eV

技术优势

B掺杂提升活性

B杂原子调控Ni-N₃位点的电子结构，增强硝酸根活化以促进C-N偶联。

理论筛选代替试错

采用两步理论筛选策略，根据极限电位和C-N偶联动力学势垒筛选催化剂，减少实验试错。

低过电位高效合成

在-0.6 V vs RHE下即可达到51.92%的法拉第效率和32.30 mmol h⁻¹ g⁻¹的尿素产率。

应用场景

• 电催化尿素合成：共还原CO₂与硝酸盐直接制尿素，无需氨合成与后续偶联步骤。
• 碳氮偶联催化剂：通过电子调控与协同作用降低C-N偶联能垒，促进关键中间体*NH与CO₂的结合。
• 硝酸盐还原：利用B位点增强硝酸根吸附与活化，为后续C-N偶联提供*NH中间体。
• 单原子电催化：Ni单原子分散在N掺杂碳上，原子利用率高且活性位点均一，利于机理研究。