Boosting efficient C-N bonding toward photoelectrocatalytic urea synthesis from CO2 and nitrate via close Cu/Ti bimetallic sites

双金属片 尿素 催化作用 化学 无机化学 硝酸盐 X射线光电子能谱 光化学 化学工程 有机化学 工程类
作者
Jingui Zheng,Shaohan Xu,Jie Sun,Jinxing Zhang,Lingzhi Sun,Xun Pan,Lina Li,Guohua Zhao
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:338: 123056-123056 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123056
摘要

The urea synthesis is limited by inefficiently C-N bonding from CO2 and nitrate. Here, we engineered dual metal Cu and Ti active sites with short distance by single atom Cu anchored on TiO2, which is conducive to C-N bonding for photoelectrocatalytic urea synthesis with CO2 and nitrate, achieving record-highest urea Faradic efficiency of 68%. The Cu site efficiently catalyzed reduction of CO2 to *CO, and adjacent Ti site catalyzed reduction of nitrate to *NH2 intermediate on SAC Cu-TiO2. The close Cu and Ti sites shorten distance between *CO and *NH2 intermediate for coupling, which is conducive to C-N bonding for photoelectrocatalytic synthesizing urea. DFT and in-situ FT-IR spectroscopy suggested that compared with their parallel competing reactions of *NH2 and *CO intermediates, coupling of *CO and *NH2 at close Cu and Ti sites had a lower energy barrier on SAC Cu-TiO2, which is an important reason for efficient synthesis of urea.
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