Nuevos catalizadores mejoran la eficacia de la síntesis de urea en condiciones ambientales
Convertir tanto el nitrógeno (N2) como el dióxido de carbono (CO2) en moléculas de urea de valor añadido mediante la reacción de acoplamiento C-N es un método prometedor para resolver el problema de las excesivas emisiones deCO2.
El mecanismo esquemático de síntesis electrocatalítica de urea basado en los efectos sinérgicos de la heteroestructura Bi-BiVO4 Mott-Schottky
ZHANG Guangjin and YUAN Menglei
En comparación con los procesos industriales de gran consumo energético, la síntesis electroquímica de urea ofrece una ruta atractiva en condiciones suaves. Sin embargo, aún se enfrenta a los retos de la baja actividad catalítica y la selectividad.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor ZHANG Guangjin del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia China de Ciencias fabricó catalizadores de heteroestructura Bi-BiVO4 Mott-Schottky para la síntesis eficiente de urea en condiciones ambientales.
La transferencia de carga espontánea en las heterointerfaces promueve la formación de una región de carga espacial. "La región de carga espacial no sólo facilita la adsorción y activación selectiva de moléculas deCO2 y N2 en las regiones electrófilas/nucleófilas generadas, sino que también suprime eficazmente el envenenamiento por CO y la formación del intermedio endotérmico *NNH", dijo el profesor ZHANG.
El *N2 adsorbido puede promover la reduccióndel CO2 para formar CO y, a continuación, el CO generado reaccionará con el *N2 para producir el intermedio deseable *NCON* mediante una reacción electroquímica de acoplamiento C-N.
"El proceso de protonación subsiguiente experimenta preferentemente el mecanismo de alternancia hasta la formación de urea", dijo el profesor ZHANG.
Los investigadores utilizaron la voltamperometría de barrido lineal (LSV) para evaluar preliminarmente el rendimiento potencial de la electrosíntesis de urea con híbridos Bi-BiVO4. Los resultados mostraron que los híbridos Bi-BiVO4 presentaban un buen rendimiento en la reacción electrocatalítica de reducción de nitrógeno (NRR) y en la reacción de reducción deCO2 (CO2RR), lo que garantizaba la producción electrocatalítica del proceso de urea.
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