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用于尿素氧化反应的镍基电催化剂:机理、催化剂设计策略和未来展望
Science China Materials ( IF 6.8 ) Pub Date : 2024-12-18 , DOI: 10.1007/s40843-024-3207-1
Qing Li , Yingying Wang , Tao Pan , Yuanyuan Zhu , Huan Pang
未经处理的富含尿素的废水对环境和人类健康产生严重的不利影响,近年来促使人们广泛关注尿素氧化反应 (UOR) 作为一种可持续技术来生产清洁能源。UOR 比析氧反应 (OER) 具有热力学优势(1.23 V vs 可逆氢电极 RHE),并且只需要 0.37 V(vs RHE),这被认为是水电解生产 H2 的有效替代方案。然而,过程中不可避免的动力学缓慢和复杂的吸附/解吸,阻碍了其实际应用。用于 UOR 的大多数传统催化剂由贵金属组成,因此经济可行性有限。受天然脲酶的启发,Ni 基催化剂因其丰富的矿床、低成本和过渡金属 Ni 的受调节 d 轨道而成为有前途的替代品,显示出 UOR 的巨大潜力。目前,许多研究已经探索了碱性溶液中的镍基氢氧化物、氧化物、硫族化合物和磷化物。在本文中,我们将探讨 UOR 反应机理,并总结近年来各种 Ni 基催化剂的催化剂设计策略,尤其是以前很少讨论的 Ni-MOF。然后,总结了 UOR 在实际应用中的广阔前景。最后,基于上述设计策略和性能比较,将介绍用于 UOR 的 Ni 基电催化剂未来发展面临的挑战和前景。

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