Continuous Coupling Mechanism for High Rate Electrosynthesis of Urea on Sulfur‐Coordinated Adjacent Copper Sites

作者
Xiao Chen,Shuaiqiang Jia,Jianxin Zhai,Jiapeng Jiao,Mengke Dong,Cheng Xue,Zhanghui Xia,Ting Deng,Hailian Cheng,Chunjun Chen,Xueqing Xing,Haihong Wu,Mingyuan He,Buxing Han
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202521363
摘要

Abstract The co‐electrolysis of nitrate (NO 3 − ) and carbon dioxide (CO 2 ) to synthesize urea can satisfy the comprehensive needs of carbon footprint closure, waste valorization, and sustainable urea production. However, designing efficient electrocatalysts to promote the electrocatalytic C─N coupling process and achieve efficient urea production remains a challenge. Here, we design a copper (Cu)‐based coordination polymer catalyst, which can achieve the dual function of promoting C─N coupling and protonation through sulfur (S)‐coordinated adjacent Cu sites. Through the unique Continuous Coupling Mechanism (CCM) of low Gibbs free energy of reaction intermediates (*CO 2 + *NO to *CO 2 NO to *ONCO 2 NO), the resulting catalyst achieved ultra‐high Faradaic efficiency (FE) (84.9 ± 3.1%) and production rate (0.34 ± 0.012 mol h −1 g −1 ). Moreover, the FE and production rate of urea did not change noticeably during at least 90 cycles of testing.
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