Highly selective electrochemical urea synthesis via CN coupling from CO₂ and nitrate reduction on Cu2S/CuS catalyst

作者
Landi Dardha,Ajay Vinayakrao Munde,Palaniappan Subramanian,Michal Procházka,J. Minář,Alex Schechter
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:544: 178896-178896 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.cej.2026.178896
摘要

Electrochemical urea synthesis through CO₂ and nitrate reduction reaction is a promising sustainable alternative but is limited by inefficient C-N coupling and competing hydrogen evolution. Here, we report a sulfur-modulated Cu₂S/CuS electrocatalyst that promotes selective urea formation by tuning the adsorption of key intermediates. The catalyst achieves a urea yield of 260.8 ± 10.2 μg h⁻¹ cm⁻² with the highest remarkable faradaic efficiency of 80.0 ± 2.8% at -0.4 V versus RHE for a Cu-S based catalyst. In situ FTIR spectroscopy identifies *CO and *NO intermediates along with a C-N stretching signal, while isotopic HRMS confirms nitrate-derived nitrogen in the product. These results support a mechanism in which sulfur-modulated Cu^(δ+) -S sites enhance *CO-*NO coupling while suppressing hydrogen evolution (HER). This work highlights sulfur incorporation as an effective strategy to regulate intermediate adsorption and enable selective C-N coupling for urea electrosynthesis.
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