可再生电力驱动的CO₂还原（CO₂RR）是一种很有前途的碳利用技术。然而，拓宽CO₂RR的应用范围仍然是一个挑战。

近日，厦门大学黄小青教授，苏州大学Qi Shao报道了一种可以将CO₂RR与亚硝酸盐电化学还原相耦合来促进尿素合成的Te掺杂Pd纳米晶（Te−Pd NCs）。

文章要点

1）以Pd(acac)₂和H₆TeO₆为金属前驱体，N，N-二甲基乙酰胺为溶剂和还原剂，与NH₄HCO₃和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)配合，采用湿化学法制备了Te−Pd NCs。HAADF-STEM图像显示，单分散的Te−Pd NCs比较均匀，平均直径为20 nm。高倍率TEM图像进一步揭示了Te−Pd NCs的分散分层纳米结构，该结构由许多连接到中心核心的子单元组成。

2）与可逆氢电极相比，在−1.1 V下，在Te−Pd NCs/C上的尿素的法拉第效率（FE）和氮原子利用率（NE）分别接近12.2%和88.7%，远高于纯Pd NCs（4.2% FE和21.8% NE）。值得注意的是，采用优化的流体池系统生产尿素溶液，可获得约10.2%的FE和约82.3%的NE，尿素质量分数可达0.95 wt%。

3）机理分析表明， Te和Pd在Te−Pd NCs中的协同作用显著促进了CO₂RR转化为*CO，NO₂RR转化为*NH₂，以及*CO和*NH₂反应生成尿素。更重要的是，在Te−Pd NCs上，竞争地发生在Pd NCs上的NO₂RR生成N₂得到有效抑制。因此，Te−Pd NCs上尿素的FE和NE比纯Pd NCs高得多。

这项工作不仅可以为尿素合成提供一种替代传统能耗工艺的策略，而且可以促进利用CO₂RR生产高附加值化学品的研究。

Yonggang Feng, et al, Te-Doped Pd Nanocrystal for Electrochemical Urea Production by Efficiently Coupling Carbon Dioxide Reduction with Nitrite Reduction, Nano Letters, 2020

DOI：10.1021/acs.nanolett.0c03400

https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03400