李亚飞纯计算Nat。Commun。二维金属硼化物上电化学合成尿素
第一作者:Xiaorong Zhu
通讯作者:Yafei Li
通讯单位:南京师范大学李
尿素是化学工业的重要原料,广泛用作化肥中的氮源。目前的工业尿素合成不仅需要苛刻的反应条件,而且消耗了大部分通过人工合成获得的NH3。在环境条件下通过电化学反应将 N2 和 CO2 转化为尿素是一种新型的绿色尿素合成方法。然而,由于缺乏合适的电催化剂,该方法的大规模推广受到限制。最近,南京师范大学李亚飞课题组在国际知名期刊"Nature Communications"发表题为"Electrochemical synthesis of urea on MBenes"的研究论文。在这里,通过密度泛函理论计算,他们系统地研究了三种实验可用的二维金属硼化物 (MBenes)、Mo2B2、Ti2B2 和 Cr2B2 在环境条件下对 N2 和 CO2 同时电催化偶联生产尿素的催化活性。根据他们的研究结果,这三种 MBenes 不仅具有优异的尿素形成的内在基础活性,极限电位范围为 -0.49 至 -0.65 eV,而且可以显着抑制 N2 还原为 NH3 的竞争反应。特别是,二维 Mo2B2 和 Cr2B2 在电化学反应条件下具有优异的抑制表面氧化和自腐蚀的能力,使其成为相对有前途的尿素生产电催化剂。他们的工作为尿素的电化学合成铺平了道路。
图1:MBenes的晶体结构
图2:反应机理
图3:MBenes的催化活性
图4:CO2电还原的选择性
图5:MBenes在电化学条件下的表面状态
图6:MBenes在电化学条件下的耐腐蚀性能
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-021-24400-5
论文主要通讯作者主页:
http://www.njnu.edu.cn/info/1135/4110.htm
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