一种电化学合成尿素的方法技术

本发明专利技术提供一种电化学合成尿素的方法。本发明专利技术设计制备具有不对称氧空位结构的金属掺杂催化剂，以该催化剂为电极材料，在H型电解池中，以CO<subgt;2</subgt;和硝酸盐为原料，利用电化学手段催化转化CO<subgt;2</subgt;和硝酸盐为尿素。所得主产物尿素的法拉第效率达63％，尿素的生成速率达7.5g h<supgt;‑</supgt;<supgt;1</supgt;g<subgt;cat</subgt;<supgt;‑1</supgt;。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学化工领域，具体涉及一种电化学催化二氧化碳及硝酸盐转化合成尿素的方法。

技术介绍

1、随着全球变暖和环境污染问题的日益严重，二氧化碳(co2)排放成为一个亟待解决的全球性问题。电催化转化二氧化碳为有价值的化学品不仅有助于储存可再生能源，还能够在一定程度上缓解人为碳循环的负担，提供了一种具有前景的解决方案。尿素作为一种重要的大宗化学品，广泛用于农业肥料的生产，其合成过程的优化对提高资源利用效率和减少环境污染具有重要意义。在电催化转化领域，将co2与硝酸盐偶联生成尿素，拓宽了电催化转化co2的反应路径，为实现高效的尿素合成提供了新的途径，对实现绿色化学和循环经济具有积极作用。

2、然而，电催化合成尿素过程中面临诸多挑战。首先，尿素的合成涉及多反应物的共活化、多步骤的质子耦合电子转移以及中间体的竞争加氢等复杂问题。特别是，硝酸盐和co2的电还原反应存在速率和动力学的不匹配，硝酸盐在催化剂上的反应性通常强于co2。因此，催化剂设计需要重点考虑提高co2的活化能力，以实现对尿素的高产率和高选择性。其次，在尿素生成过程中，co2或硝酸盐容易本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种含不对称氧空位的铁基催化剂，通过包括如下步骤的方法制备得到：

2.根据权利要求1所述的铁基催化剂，其特征在于，步骤1)中，所述铁化合物选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁及其水合物中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的铁基催化剂，其特征在于，步骤2)中，所述掺杂金属化合物选自过渡金属化合物、碱土金属化合物、镧系金属化合物中至少一种；

4.根据权利要求1所述的铁基催化剂，其特征在于，步骤3)中，所述氢气氩气混合气氛中，H2和Ar体积比为1：9；

5.一种电极材料，所述电极材料包括权利要求1-4中任一项所述的含不对称氧空位的铁基催化剂。

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【技术特征摘要】

1.一种含不对称氧空位的铁基催化剂，通过包括如下步骤的方法制备得到：

2.根据权利要求1所述的铁基催化剂，其特征在于，步骤1)中，所述铁化合物选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁及其水合物中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的铁基催化剂，其特征在于，步骤2)中，所述掺杂金属化合物选自过渡金属化合物、碱土金属化合物、镧系金属化合物中至少一种；

4.根据权利要求1所述的铁基催化剂，其特征在于，步骤3)中，所述氢气氩气混合气氛中，h2和ar体积比为1：9；

5.一种电极材料，所述电极材料包括权利要求1-4中任一项所述的含不对称氧空位的铁基催化剂。

6.制备权利要求5所述的电极材料的方法，包括如下步骤：将所述含不对称氧空位的铁基催化剂分散到有机溶剂中，并加入nafion d-520分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋馨宁，孙晓甫，韩布兴，杨冠英，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：