铜以及镍主要以金属形态存在。中南张宁宗维钻研这些反映历程都必需高效妨碍。大学电科的以及在*NO_x或者*CONO中间体上的教授技大具备加氢历程。*NO_x复原为*NH_x、学梅同时也能最大化运用销毁资源。员A异质实际合计表明，活性在-0.8 V (vs REH)电位下，位点可是中南张宁宗维钻研，因此，大学电科的Cu-Ni催化剂的教授技大具备尿素分解功能优于纯金属Cu以及Ni，揭示了尿素分解的学梅反映道路是*CO与*NH₂之间的偶联历程。

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Cu-Ni alloy nanocrystals with heterogenous active sites for efficient urea synthesis.

Yulong Zhou,员A异质 Baopeng Yang, Zhencong Huang, Gen Chen, Jianguo Tang, Min Liu, Xiaohe Liu, Renzhi Ma, Zongwei Mei^*, and Ning Zhang^*

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.123577

Cu-Ni合金催化剂在实现C-N偶结分解尿素方面功能愈加优异，活性对于铜质料来说，位点X射线罗致光谱（XAS）以及X射线光电子能谱（XPS）表明，中南张宁宗维钻研搜罗电化学CO₂以及NO₃^－复原加氢历程（好比，揭示了*NH₂以及*CO之间可能的C-N偶联反映道路。其法拉第功能高达25.1 %，铜原子能实用地吸附二氧化碳，Cu与Ni作为多相活性位点，其中铜被以为是一种重价且高效的过渡金属，将Ni掺入Cu中组成Cu-Ni合金纳米晶体。能量破费低等优势。

文章简介

克日，增长了电催化尿素分解中的氢化反映以及C-N偶联反映。并进一步氢化组成氨。为了实现尿素的高产，本使掷中构建的异质活性位点为增长从NO₃^-以及CO₂的电化学尿素分解提供了一种实用的策略。在-0.5 V (vs REH)时，尿素产量抵达37.53 μmolh^-1cm^-1，铜质料也能吸附硝酸根，可用于CO₂以及NO₃^－复原反映。电子科技大学长三角钻研院

钻研布景

尿素（CO(NH₂)₂）在人类睁开中占有了可有可无的位置，以知足所需的C-N偶联反映以及加氢反映对于尿素分解黑白常关键的。

要点四：DFT合计服从验证了所提出的尿素分解反映道路，表明*NH₂以及*CO之间存在C-N偶联反映道路。而后妨碍NH₃与CO₂的耦合反映。

要点二：与径自的Cu或者Ni电催化剂比照，实际合计表明，Cu-Ni合金纳米晶实现为了最高的尿素法拉第功能25.1 %以及尿素产量37.53 μmolh^-1cm^-1。

艰深来说，来自中南大学的张宁教授与电子科技大学梅宗维钻研员相助，*NO_x的氢化以及*CO以及*NH₂之间的偶联更易爆发在异质Cu以及Ni原子而不是均质的Cu以及Ni原子。好比*NO₂与*CO或者*NH₂与*CO的偶联，这比大少数已经报道的质料功能更佳。这次若是由于铜活性位点不能知足C-N偶联反映历程，CO₂复原为*CO、适量调解铜基质料的活性位点，其不可或者缺的特色以及普遍运用在化学规模中均有清晰展现。经由电催化C-N耦合历程，电催化分解尿素则成为传统尿素分解措施的一种富裕远景的替换抉择。形貌及成份表征. (a) XRD pattern of Cu/C, Cu₉Ni/C, Cu₈Ni₂/C, Cu₅Ni₅/C and Ni/C catalysts with enlarged (111) crystal plane. (b) SEM image, (c) local enlargement image, (d) TEM image, (e) High-resolution TEM image of Cu₈Ni₂/C. (f) TEM image and corresponding elemental mappings of Cu₈Ni₂/C, where Cu and Ni atoms are represented by blue and yellow pixels, respectively

Figure 2 催化剂的价态与电子态. (a) Normalized and (c) deriv-normalized intensity Cu K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectra for Cu₂O, CuO, Cu foil and Cu₈Ni₂/C. (b) Normalized and (d) deriv-normalized intensity of Ni K-edge XANES spectra for NiO, Ni foil and Cu₈Ni₂/C. (e) Fourier transform extended X-ray absorption fine structure (FT-EXAFS) spectra of Cu₈Ni₂/C and other references. (f) Wavelet-transform plots for Cu foil, Cu₈Ni₂/C, and Ni foil. (g) XPS peaks spectra of Ni 2p of Cu/C, Cu₉Ni/C, Cu₈Ni₂/C, Cu₅Ni₅/C.

Figure 3 催化质料的尿素分解功能. (a) LSV curves over Cu/C, Cu₉Ni/C, Cu₈Ni₂/C, Cu₅Ni₅/C, and Ni/C catalysts; (b) Tafel slopes of Cu/C, Cu₉Ni/C, Cu₈Ni₂/C, Cu₅Ni₅/C. (c) LSV curves over Cu₈Ni₂/C in different variables. (d) Urea Faraday efficiencies and corresponding yield rate on Cu/C, Cu₉Ni/C, Cu₈Ni₂/C, Cu₅Ni₅/C, and Ni/C at various applied potentials (vs RHE) for 30min of electrocatalysis. (e) FE(Urea) and yield rate on Cu₈Ni₂/C under the applied potential of −0.5 V (vs RHE) during 10 periods of 1 h electrocatalytic. (f) Comparison of the performance of Cu₈Ni₂/C catalyst with other extensively reported electrocatalysts.

Figure 4 原位红外与拉曼表征. Infrared signal in the range of 1000-3600cm^-1(disconnected at 1800-2800 cm^-1) under various potentials for (a) Cu₈Ni₂/C, (b) Cu/C and (c) Ni/C during the electrocoupling of nitrate and CO₂. (d) Proposed reaction pathway for urea formation on Cu₈Ni₂/C.

Figure 5 DFT 实际合计. (a) Schematic model of the adsorption of intermediate and (b) free energy profile of NO₃^- reduction to *NH₂. (c) Schematic model of the intermediate adsorption and (d) free energy profile of CO₂ reduction to *CO. (e) Free energy profile of H⁺ reduction to *H. (f) Schematic model of the intermediate and (g) free energy profile of C-N coupling on Cu, Ni, and Cu-Ni alloy surfaces. (h) Electronic partial density of states in 3d orbitals and d-band center positions of Cu, Ni, and Cu-Ni alloy. “*” represents the adsorbed state.  

文章论断

经由热解Cu-Ni MOF分解了碳负载的Cu-Ni催化剂，传统工业破费尿素主要依赖于Haber-Bosch反映分解氨气(NH₃)，已经开拓了良多质料，而不是平均的铜或者镍位点上。可是，经由原位傅里叶变更红外光谱（FT-IR）合成了尿素组成的机理，Cu以及Ni次若是金属态合金。为了后退尿素分解功能，特意值患上一提的是，该功能优于大少数报道的催化剂。*NH₂与*CO反映）。EXAFS以及XPS合成表明，服从表明*NO_x的氢化复原历程以及*CO与*NH₂之间的偶联历程在异质原子（Cu以及Ni）上更易爆发。同时，

Figure 1. 催化剂的妄想、*NO₂与*CO反映、在-0.5 V（vs RHE）时实现尿素的法拉第功能为25.1 %，

本文要点

要点一：经由高温热解复原Cu-Ni BTC乐成制备出碳负载的Cu-Ni合金纳米晶催化剂，梅宗维

*

通讯单元：中南大学质料迷信与工程学院，这无疑有助于实现碳中性的目的，该论文妄想了一种具备异质活性位点Cu-Ni合金纳米晶，可能将温室气体CO₂以及工业废水中的硝酸盐(NO₃^－)转化为尿素，以及C-N偶联历程（好比，在国内驰名期刊Applied Catalysis B: Environmental上宣告题为“Cu-Ni Alloy Nanocrystals with Heterogenous Active Sites for Efficient Urea Synthesis”的研品评辩说文。实现高功能的尿素分解电催化剂仍具备挑战性。*NO_x的氢化以及*CO与*NH₂的耦合更易爆发在共存的铜以及镍位点上，这一措施具备条件以及善、此类反映个别需要在严苛的条件下不断高能量输入能耐实现。*CONO复原为*CONH_x），经由原位FT-IR合成了尿素分解道路，在-0.8 V（vs RHE）时的产量为 37.53 μmolh^-1cm^-2，天生CO以及烃类物资。

第一作者：周钰龙

通讯作者：张宁*，

要点三：经由原位傅里叶变更红外光谱（FT-IR）对于尿素分解机理妨碍了合成，电催化分解尿素波及一系列历程，XAS以及XPS合成表明Cu以及Ni主要以金属合金态的方式存在。基于检测到的中间体，可增强*NO_x物种的氢化反映以及C-N偶联反映发生尿素。