Multiheterointerfaces para la producción selectiva y eficiente de urea

Un impedimento importante para la síntesis industrial de urea es la falta de catalizadores con alta selectividad y actividad, lo que inhibe la producción industrial eficiente de urea. Aquí, informamos sobre un nuevo sistema de catalizador adecuado para la síntesis altamente selectiva de urea industrial mediante el crecimiento in situ de graphdiyne en la superficie de óxidos mixtos de cobalto-níquel. Tal catalizador es una estructura interfacial de multiheterojunción que resulta en un fenómeno obvio de transferencia de carga incompleto entre un graphdiyne y una interfaz de óxido metálico, así como múltiples interacciones intermoleculares. Estas características intrínsecas son el origen del alto rendimiento del catalizador. Los estudios sobre el mecanismo revelan que el catalizador podría optimizar efectivamente las capacidades de adsorción/desorción del intermedio y promover el acoplamiento directo C-N al suprimir significativamente las reacciones de subproductos hacia la formación de H2, CO, N2 y NH3. El catalizador puede sintetizar selectivamente urea directamente a partir de nitrito y dióxido de carbono en agua a temperatura y presión ambiente, y exhibe una eficiencia faradaica récord de 64.3%, selectividad de nitrógeno (selectividad de urea-nitrógeno) de 86.0%, selectividad de carbono (selectividad de urea-carbono) de aproximadamente 100%, así como tasas de rendimiento de urea de 913.2 μg h-1 mgcat -1 y una notable estabilidad a largo plazo.