氮是每种生物的必需物质，氮循环对人类社会具有重要意义。含氮亲核试剂电氧化反应（NOR）在可用氮的降解和转化中起着至关重要的作用。近日，湖南大学Shuangyin Wang，Yuqin Zou，Chen Chen等研究了基于β-Ni(OH)₂电极的NOR，并揭示了含氮亲核试剂的转化机理。

本文要点：

1）对于两步NOR，质子耦合电子转移（PCET）是电生成电催化剂从β-Ni(OH)₂脱氢为β-Ni(OH)O与自发的亲核试剂脱氢氧化反应之间的桥梁。该理论可以很好地解释肼和伯胺的氧化反应，但不足以解释尿素氧化反应（UOR）。

2）通过原位跟踪键断裂和形成过程以及理论计算，作者提出了可能的UOR机制，即N‐N键的分子内偶联，并伴随着PCET，水合作用和重排过程，这导致了高的性能和〜100％的N₂选择性。

3）在理论计算和机理分析的基础上，作者提出了一种高效电催化剂设计策略，即通过用Co杂原子调节β-Ni(OH)₂的晶格氧配体环境，降低β-Ni(OH)O形成的能垒，从而导致出色的UOR活性。

该工作不仅阐明了β-Ni(OH)₂电极上含氮亲核体的电氧化机理，特别是对于尿素，还为氮循环电催化奠定了基础。

Wei Chen, et al. Unveiling the electrooxidation of urea: the intramolecular coupling of N‐N bond. Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202015773

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015773