Un obstacle majeur à la synthèse industrielle de l’urée est le manque de catalyseurs avec une sélectivité et une activité élevées. Le professeur Yuliang Li (Institut de chimie, Académie chinoise des sciences) et ses collègues ont présenté un nouveau système catalytique adapté à la synthèse hautement sélective d’urée industrielle par croissance in situ de graphdiyne à la surface d’oxydes mixtes cobalt-nickel.
Les chercheurs ont découvert qu’un tel catalyseur est une structure interfaciale multi-hétérojonction entraînant le phénomène évident de transfert de charge incomplet entre l’interface graphdiyne et oxyde métallique et de multiples interactions intermoléculaires. Ces caractéristiques intrinsèques sont à l’origine des hautes performances du catalyseur.
L’équipe a également démontré que le catalyseur pouvait efficacement optimiser les capacités d’adsorption/désorption de l’intermédiaire et favoriser le couplage direct du CN en supprimant de manière significative les réactions des sous-produits vers la formation de H2, CO, N2, NH3.
Le catalyseur peut synthétiser sélectivement l’urée directement à partir de nitrite et de dioxyde de carbone dans l’eau à température et pression ambiantes et présente une efficacité faradique (FE) record de 64,3 %, une sélectivité en azote (sélectivité en urée) de 86,0 %, une sélectivité en carbone (sélectivité en curée ) d’environ 100 %, ainsi que des taux de rendement en urée de 913,2 μg h-1 mgcat-1 et une remarquable stabilité à long terme.
Le travail est publié dans la revue Examen scientifique national.
Plus d’information:
Danyan Zhang et al, Multi-hétérointerfaces pour une production d’urée sélective et efficace, Examen scientifique national (2022). DOI : 10.1093/nsr/nwac209