Lattice Oxygen-Driven Co-Adsorption of Carbon Dioxide and Nitrate on Copper: A Pathway to Efficient Urea Electrosynthesis

化学 电合成 二氧化碳 无机化学 氧气 吸附 尿素 硝酸盐 电化学 电极 有机化学 物理化学
作者
Xiaofeng Wei,Shaoqing Liu,Hengjie Liu,Yutian Ding,Peng‐Xia Lei,Shuwen Wu,Li Song,Xian‐Zhu Fu,Jing‐Li Luo
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.4c16801
摘要

The electrochemical coupling of CO2 and NO3– on copper-based catalysts presents a sustainable strategy for urea production while simultaneously addressing wastewater denitrification. However, the inefficient random adsorption of CO2 and NO3– on the copper surface limits the interaction of the key carbon and nitrogen intermediates, thereby impeding efficient C–N coupling. In this study, we demonstrate that the residual lattice oxygen in oxide-derived copper nanosheets (OL-Cu) can effectively tune the electron distribution, thus activating neighboring copper atoms and generating electron-deficient copper (Cuδ+) sites. These Cuδ+ sites enhance CO2 adsorption and stabilize *CO intermediates, which enables the directional NO3– adsorption at adjacent Cuδ+ sites. This mechanism shortens the C–N coupling pathway and achieves a urea yield of up to 298.67 mmol h–1 g–1 at −0.7 V versus RHE, with an average Faradaic efficiency of 31.71% at a high current density of ∼95 mA cm–2. In situ spectroscopic measurements confirmed the formation of Cuδ+ sites and tracked the evolution of the key intermediates (i.e., *CO, *NO, *OCNO, and *NOCONO) during urea synthesis. Density functional theory calculations revealed that Cuδ+ sites promote adjacent coadsorption of *CO and *NO3, as well as *OCNO and *NO3, significantly improving C–N coupling kinetics. This study underscores the critical role of lattice oxygen in facilitating adjacent coadsorption and improving C–N coupling selectivity.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
tanglu发布了新的文献求助10
1秒前
我是老大应助aistudy采纳,获得10
1秒前
shlll发布了新的文献求助10
2秒前
蝶步韶华发布了新的文献求助10
3秒前
畅心畅意关注了科研通微信公众号
4秒前
xhptzw完成签到,获得积分10
6秒前
36038138完成签到 ,获得积分10
7秒前
圆圆完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
bb发布了新的文献求助10
9秒前
Prozac完成签到,获得积分10
9秒前
shlll完成签到,获得积分20
12秒前
灵巧的书竹完成签到,获得积分10
12秒前
MHK发布了新的文献求助10
13秒前
CA完成签到,获得积分10
13秒前
且慢发布了新的文献求助10
13秒前
赘婿应助爱笑的毛衣采纳,获得30
15秒前
樱悼柳雪完成签到,获得积分10
16秒前
Youth完成签到,获得积分10
16秒前
浅梦应助letter采纳,获得10
18秒前
bb完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
思源应助super chan采纳,获得10
20秒前
20秒前
且慢完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
HEIKU应助aaaaaa采纳,获得10
24秒前
CipherSage应助大胆中恶采纳,获得30
24秒前
YifanWang应助aaaaaa采纳,获得10
24秒前
Wang发布了新的文献求助10
24秒前
cnd发布了新的文献求助10
26秒前
27秒前
27秒前
Jangy完成签到,获得积分10
28秒前
小狗说好运来完成签到 ,获得积分10
29秒前
30秒前
要减肥香水完成签到,获得积分10
30秒前
王一g发布了新的文献求助10
31秒前
zhang001完成签到,获得积分10
31秒前
沉默发布了新的文献求助10
32秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Востребованный временем 2500
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3461273
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3054977
关于积分的说明 9045885
捐赠科研通 2744911
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1505727
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 695812
邀请新用户注册赠送积分活动 695233