Selective electrosynthesis of urea from nitrate and carbon dioxide with low overpotential

过电位 电合成 尿素 催化作用 化学 硝酸盐 产量(工程) 法拉第效率 无机化学 吸附 二氧化碳 电化学 氮气 化学工程 二氧化碳电化学还原
作者
Shuxia Liu,Tanyuan Wang,Jiarui Liu,Jianyun Liu,Hao Shi,Zijie Lin,Zhao Cai,Yunhui Huang,Qing Li
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1): 1787-1787 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41467-026-68497-y
摘要

Reducing the energy cost and CO2 emission of traditional urea synthesis through alternative strategy is crucial for the sustainable social development. Herein, we report the electrosynthesis of urea from nitrate and CO2 on Ag/CdO heterostructured catalyst with low overpotential. The optimized Ag0.07/CdO catalyst demonstrates a high urea yield rate of 111.6 ± 3.1 mmol gcat.–1 h–1 with 50.0 ± 2.7% Faradaic efficiency at −0.15 V vs. RHE in a flow cell, and can further achieve a urea yield rate of 427.0 ± 30.2 mmol gcat.–1 h–1 in an optimized two-electrode cell with stable response for 1000 h. Operando spectroscopy and theoretical calculations indicate that Ag attracts *NO2 intermediate as well as promotes the reconstruction of CdO into low coordinated CdCO3 that facilitate the activation of CO2, thus benefits *CO/*NO2 adsorption and coupling at low overpotential as well as suppresses the generation of CO and NH3 by-products. Traditional urea production is energy-intensive and emits large amounts of CO2. Here, the authors report an Ag/CdO catalyst with tandem dual sites that electrosynthesizes urea efficiently from nitrate and CO2 by steering reaction pathways and suppressing by-products.
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