Engineering Pt‐Cu diatomics electrocatalysts enables highly efficient urea synthesis

尿素 铂金 化学 电催化剂 双原子分子 合理设计 化学工程 催化作用 无机化学 物理化学 纳米技术 电化学 材料科学 工程类 有机化学 电极 分子
作者
Fei Lu,Jingnan Wang,Yuhang Gao,Yan‐Feng Wang,Xi Wang
出处
期刊:Aiche Journal [Wiley]
卷期号:70 (6) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/aic.18403
摘要

Abstract The rational design of novel heterogeneous urea‐synthesis electrocatalysts (HUECs) poses an immense challenge due to their inherent complexity. Moreover, the ideal HUECs must also possess the ability to suppress two major competitive reactions: hydrogen evolution reaction (HER) and N 2 reduction reaction (NRR). However, this daunting task can be made feasible with the use of heterogeneous diatomic catalysts that have been supported by unambiguous theoretical models. Herein, we report a design for an efficient platinum‐copper diatomic electrocatalyst (Pt 1 Cu 1 ‐TiO 2 ) for urea production based on theoretical predictions. Through rational screening of 8 Pt‐diatomics HUECs, we discovered that Pt 1 Cu 1 ‐TiO 2 can effectively suppress HER and NRR while promoting the adsorption of CO 2 and N 2 . Subsequently, we experimentally fabricated Pt 1 Cu 1 ‐TiO 2 which exhibited optimal urea electrosynthesis activity of 51.71 mol urea mol Pt+Cu −1 h −1 . Pt 1 ‐Cu 1 diatomics in Pt 1 Cu 1 ‐TiO 2 could synergistically encourage the activation of *CO 2 /*N 2 and crucial C‐N coupling with an optimal energy barrier (0.25 eV).

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