中国科学院大连化学物理研究所的电催化CO2和硝酸盐制甲胺机理研究获进展

近日,中国科学院大连化学物理研究所的研究团队在CO2和硝酸盐C-N偶联转化为甲胺等高附加值产物的研究上取得进展,揭示了CoPc-NH2催化剂上C-N偶联生成甲胺的反应机理。相关研究成果发表于《美国化学会·催化》杂志。

电催化NOx和CO2共还原不仅实现了含N和含C废物的同时转化,还通过C-N偶联制备高附加值化学品,是一种绿色、可持续的物质能源转化方式。

该研究团队基于自主开发的图论和反应相图分析算法,并结合动力学能垒计算表明CoPc-NH2具有较高的甲胺活性,通过解吸的HCHO和NH2OH进行C-N偶联。发现C-N偶联之后得到的中间体通过质子耦合电子转移(PCET)脱水过程进行转化,将比通过分子内脱水转化更有利于后续甲胺的生成。

该研究团队还通过微动力学模拟得到电催化CO2和硝酸盐共还原过程中几种产物法拉第效率随电压变化的趋势,并提出增加C-N偶联的两个关键中间体的浓度和分压有助于提高甲胺选择性。

该研究从理论角度为甲胺的产生提供新的见解,可为催化剂或反应器设计提供借鉴。