A Lattice‐Oxygen‐Involved Reaction Pathway to Boost Urea Oxidation

化学 催化作用 无机化学 氧化还原 解吸 氧气 析氧 电化学 动力学 电催化剂 光化学 物理化学 电极 吸附 有机化学 物理 量子力学 生物化学
作者
Longsheng Zhang,Liping Wang,Haiping Lin,Yunxia Liu,Jinyu Ye,Yunzhou Wen,Ao Chen,Lie Wang,Fenglou Ni,Zhi‐You Zhou,Shi‐Gang Sun,Youyong Li,Bo Zhang,Huisheng Peng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:58 (47): 16820-16825 被引量:314
标识
DOI:10.1002/anie.201909832
摘要

The electrocatalytic urea oxidation reaction (UOR) provides more economic electrons than water oxidation for various renewable energy-related systems owing to its lower thermodynamic barriers. However, it is limited by sluggish reaction kinetics, especially by CO2 desorption steps, masking its energetic advantage compared with water oxidation. Now, a lattice-oxygen-involved UOR mechanism on Ni4+ active sites is reported that has significantly faster reaction kinetics than the conventional UOR mechanisms. Combined DFT, 18 O isotope-labeling mass spectrometry, and in situ IR spectroscopy show that lattice oxygen is directly involved in transforming *CO to CO2 and accelerating the UOR rate. The resultant Ni4+ catalyst on a glassy carbon electrode exhibits a high current density (264 mA cm-2 at 1.6 V versus RHE), outperforming the state-of-the-art catalysts, and the turnover frequency of Ni4+ active sites towards UOR is 5 times higher than that of Ni3+ active sites.
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