乔世璋/刘庆华/陈平Nature Energy：亚铁氰化镍作为高性能尿素氧化电催化剂

2023年10月12日下午4:07 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 9

尿素通常存在于废水中，但是可用于为燃料电池供电，并作为电解槽中水的替代氧化基质。然而，对电化学尿素氧化反应（UOR）的机理认识不足以及缺乏有效的催化剂阻碍了此类应用的发展。

近日，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授、中国科学技术大学刘庆华副研究员和安徽大学陈平副教授（共同通讯作者）等人报道了在泡沫镍（Ni）上负载的亚铁氰化镍（Ni₂Fe(CN)₆）催化剂可以驱动尿素氧化反应，对比传统的Ni基催化剂，具有更高的活性和更好的稳定性。

通过实验和计算数据表明，尿素氧化反应途径不同于大多数其他Ni基催化剂，包括作为催化活性化合物的NiOOH衍生物。Ni₂Fe(CN)₆似乎能够直接促进两阶段反应途径，其中包括中间氨的生成（在Ni位点）及其分解为N₂（在Fe位点）。

由于具有更有利的热/动力学能量的不同速率决定步骤，Ni₂Fe(CN)₆在1.35 V的电位（等于0.98 V的过电位）下实现了100 mA cm^-2的阳极电流密度。

对比常规析氧反应（OER），Ni₂Fe(CN)₆上的高效UOR不仅在于所需能量较少，而且还能较低废水中的尿素含量。该工作为开发具有提高活性和稳定性的UOR替代催化剂开辟了一条新的途径。

Nickel ferrocyanide as a high-performance urea oxidation electrocatalyst. Nature Energy, 2021, DOI: 10.1038/s41560-021-00899-2.

https://doi.org/10.1038/s41560-021-00899-2.

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