减少中间 CO2 中毒以促进尿素氧化反应中电催化效率的策略

尿素电解在各种尿素废物增值过程中扮演着关键角色。在这方面，复杂的六电子转移过程，即尿素氧化反应，是实现最大效率的关键。在本研究中，我们通过声化学方法开发了多层次的 α-Ni(OH)2 薄片。我们使用 Fe3+ 在三种不同的组成中掺杂 α-Ni(OH)2 薄片。合成的催化剂通过 XRD、SEM、EDX、FTIR 和 XPS 进行了分析。通过 EDX 和 XPS 确认了铁的成功掺杂。电催化活性通过 CV、LSV、EIS 和 CA 技术进行了表征。通过 CV 分析，发现 Fe3+ 并没有直接参与电化学反应；相反，由于高路易斯酸度，它正在调节 Ni2+ 离子的电子环境。铁掺杂导致起始电位降低，并通过促进更多尿素吸附的活性位点协同增加了催化电流。塔菲尔分析得出改进的反应动力学是由于铁的加入。利用奈奎斯特和博德图，发现铁掺杂促进了 CO2 作为速率控制步骤的生成。因此，由于 CO2 的长期吸附导致的催化剂中毒被减轻，从而提高了催化剂的稳定性。总体而言，虽然 Fe3+ 掺杂已被证明是一种显著提高催化活性的方法，但需要仔细优化浓度，以建立用于尿素废物增值的先进催化体系。