Efficient Solar Driven Upgrading of N2 to Urea Through Photoredox Reactions on Pt Cluster/TiO2

尿素 催化作用 光催化 材料科学 星团(航天器) 氮气 人口 甲醇 光化学 无机化学 化学 有机化学 人口学 社会学 计算机科学 程序设计语言
作者
Weiping Yang,Lei Xiao,Weidong Dai,Shiyong Mou,Fan Dong
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (28) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/aenm.202303806
摘要

Abstract Synthetic nitrogen fertilizers, such as urea, are instrumental in augmenting agricultural output and addressing the demands of a growing population. Nevertheless, conventional urea production heavily relies on energy‐intensive processes. In this study, an environmentally friendly photocatalytic method is proposed for directly and selectively synthesizing urea from nitrogen (N 2 ) and methanol (CH 3 OH using a Pt cluster‐decorated TiO 2 catalyst (Pt cluster/TiO 2 ). Remarkably, the Pt cluster/TiO 2 exhibits outstanding urea synthesis performance with a rate of 105.68 µmol g −1 h −1 and N‐selectivity of 97.29 ± 0.79%, representing the highest level of photocatalytic urea synthesis from N 2 . Further analysis with density functional theory (DFT) calculation reveals that the “ σ–π *” donor–acceptor interaction occurred between Pt clusters and N 2 , efficiently reducing the N 2 hydrogenation barrier. EPR experiments demonstrate that photogenerated electrons (e − ) and hole (h + ) are synchronously consumed through N 2 reduction and CH 3 OH oxidation, thereby accelerating urea synthesis. The crucial step of C─N coupling is initiated by the reaction between *NH─NH and *CHO intermediate, facilitated by the low energy barrier on Pt cluster/TiO 2 . This work suggests an mild route of urea production and provides profound insights into the underlying chemistry of the C─N coupling reaction, which can guide the sustainable synthesis of essential indispensable chemicals.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
flyingpig完成签到,获得积分10
1秒前
秋纳瑞完成签到 ,获得积分10
3秒前
master-f完成签到 ,获得积分10
7秒前
12秒前
挪威的森林完成签到,获得积分10
13秒前
隐形的非笑完成签到 ,获得积分10
13秒前
科研通AI5应助大力听芹采纳,获得10
14秒前
悠雯完成签到 ,获得积分10
16秒前
传奇3应助Emily采纳,获得10
17秒前
三脸茫然完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
端庄半凡完成签到 ,获得积分10
25秒前
29秒前
song完成签到 ,获得积分10
30秒前
33秒前
spring完成签到,获得积分10
39秒前
Emily发布了新的文献求助10
40秒前
贰鸟应助悠雯采纳,获得10
47秒前
搜集达人应助U9A采纳,获得10
47秒前
兴钬完成签到 ,获得积分10
50秒前
胖胖橘完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ayayaya完成签到 ,获得积分10
1分钟前
辛勤的泽洋完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小粒橙完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
糖宝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
MC123完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Driscoll完成签到 ,获得积分10
1分钟前
少年完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科科通通完成签到,获得积分10
1分钟前
ARIA完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI2S应助U9A采纳,获得10
1分钟前
温暖小松鼠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
yy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zeannezg完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ng完成签到 ,获得积分10
1分钟前
2分钟前
隐形曼青应助称心的新之采纳,获得10
2分钟前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3968559
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3513358
关于积分的说明 11167368
捐赠科研通 3248732
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1794465
邀请新用户注册赠送积分活动 875065
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804664