近日,中國科學院大連化學物理研究所的研究團隊在CO2和硝酸鹽C-N偶聯(lián)轉化為甲胺等高附加值產(chǎn)物的研究上取得進展,揭示了CoPc-NH2催化劑上C-N偶聯(lián)生成甲胺的反應機理。相關研究成果發(fā)表于《美國化學會·催化》雜志。

電催化NOx和CO2共還原不僅實現(xiàn)了含N和含C廢物的同時轉化,還通過C-N偶聯(lián)制備高附加值化學品,是一種綠色、可持續(xù)的物質能源轉化方式。

該研究團隊基于自主開發(fā)的圖論和反應相圖分析算法,并結合動力學能壘計算表明CoPc-NH2具有較高的甲胺活性,通過解吸的HCHO和NH2OH進行C-N偶聯(lián)。發(fā)現(xiàn)C-N偶聯(lián)之后得到的中間體通過質子耦合電子轉移(PCET)脫水過程進行轉化,將比通過分子內脫水轉化更有利于后續(xù)甲胺的生成。

該研究團隊還通過微動力學模擬得到電催化CO2和硝酸鹽共還原過程中幾種產(chǎn)物法拉第效率隨電壓變化的趨勢,并提出增加C-N偶聯(lián)的兩個關鍵中間體的濃度和分壓有助于提高甲胺選擇性。

該研究從理論角度為甲胺的產(chǎn)生提供新的見解,可為催化劑或反應器設計提供借鑒。