Direct Synthesis of Formamide from CO2 and H2O with Nickel–Iron Nitride Heterostructures under Mild Hydrothermal Conditions

甲酰胺 化学 氮化物 氮化碳 无机化学 乙酰胺 热液循环 分子 溶剂 水热合成 化学工程 催化作用 有机化学 光催化 工程类 图层(电子)
作者
Tuğçe Beyazay,William Martin,Harun Tüysüz
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (36): 19768-19779 被引量:18
标识
DOI:10.1021/jacs.3c05412
摘要

Formamide can serve as a key building block for the synthesis of organic molecules relevant to premetabolic processes. Natural pathways for its synthesis from CO2 under early earth conditions are lacking. Here, we report the thermocatalytic conversion of CO2 and H2O to formate and formamide over Ni-Fe nitride heterostructures in the absence of synthetic H2 and N2 under mild hydrothermal conditions. While water molecules act as both a solvent and hydrogen source, metal nitrides serve as nitrogen sources to produce formamide in the temperature range of 25-100 °C under 5-50 bar. Longer reaction times promote the C-C bond coupling and formation of acetate and acetamide as additional products. Besides liquid products, methane and ethane are also produced as gas-phase products. Postreaction characterization of Ni-Fe nitride particles reveals structural alteration and provides insights into the potential reaction mechanism. The findings indicate that gaseous CO2 can serve as a carbon source for the formation of C-N bonds in formamide and acetamide over the Ni-Fe nitride heterostructure under simulated hydrothermal vent conditions.
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