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Aug 03, 2023

Electrosíntesis ambiental de urea con nitrato y dióxido de carbono sobre hierro.

25 de noviembre de 2022 por Zhang Nannan, Academia de Ciencias de China La urea (CO(NH2)2) se ha aplicado tanto en el campo agrícola como farmacéutico. El proceso Bosch-Meiser, ampliamente utilizado, tiene alta energía.

25 de noviembre de 2022

por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias

La urea (CO(NH2)2) se ha aplicado tanto en el campo agrícola como farmacéutico. El proceso Bosch-Meiser, ampliamente utilizado, tiene un alto consumo de energía y emisiones de CO2. Por lo tanto, es imperativo explorar rutas económicas y que ahorren energía para la síntesis de urea en condiciones suaves.

La electrosíntesis de urea con CO2 y NO3- en condiciones ambientales es una forma eficiente, pero está lejos de ser aplicable. Esto se debe a que el paso clave necesita un electrocatalizador eficiente que permita la adsorción y activación de NO3 y CO2 para lograr el acoplamiento de CN.

Investigadores de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China han desarrollado una ruta de irradiación láser en fase líquida para fabricar nanopartículas de hierro amorfo encapsulado en carbono simbiótico (Fe(a)@C) y óxido de hierro (NP Fe3O4) en nanotubos de carbono. (denotado como Fe(a)@C-Fe3O4/CNT).

Los Fe(a)@C-Fe3O4/CNT fabricados contenían dos componentes activos a base de Fe, a saber, Fe@C NP con tamaños de partículas de 10 ~ 20 nm y Fe3O4 NP con tamaños de partículas de 1 ~ 5 nm.

La presencia de dos unidades estructurales diferentes en Fe(a)@C-Fe3O4/CNT hizo posible activar electrocatalíticamente sinérgicamente CO2 y NO3- para realizar el acoplamiento CN para la síntesis de urea.

Como se esperaba, los Fe(a)@C-Fe3O4/CNT exhibieron una actividad superior hacia el acoplamiento electrocatalítico de CO2 y NO3- para la síntesis de urea, lo que produjo un rendimiento de urea de 1341,3 ± 112,6 μg h-1 mgcat-1 y una eficiencia farádica de 16,5. ±6,1% a -0,65 V (frente a RHE) en electrolito KNO3 0,1 M.

Tanto los resultados experimentales como los teóricos revelaron que el Fe(a)@C era el principal responsable de la reducción electrocatalítica de NO3- para formar intermedios de *NH2, mientras que el Fe3O4 era más beneficioso para la reducción electrocatalítica de CO2 para formar intermedios de *CO.

El efecto catalítico sinérgico contribuye al excelente rendimiento electrocatalítico de la síntesis de urea en condiciones ambientales.

La investigación fue publicada en Angewandte Chemie International Edition.

Más información: Jing Geng et al, Electrosíntesis ambiental de urea con nitrato y dióxido de carbono sobre sitios duales a base de hierro, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202210958

Información de la revista:Edición Internacional de Química Aplicada

Proporcionado por la Academia China de Ciencias