尿素电合成技术为替代传统的尿素生产工艺提供了一种有效的途径。然而，实现NO₃ ^-与CO₂在水中的电化学耦合制备尿素仍然是一个重大的挑战。

近日，天津大学Yuting Wang，于一夫教授通过对Cu₂O@ZnO分级纳米线进行原位电还原，制备出一种自支撑核-壳Cu@Zn纳米线，将所得Cu@Zn催化剂用于尿素电合成

文章要点

1）实验结果显示，Cu@Zn催化剂用于水中CO₂和硝酸盐电合成尿素的产率和法拉第效率分别为7.29 μmol cm⁻² h⁻¹和9.28%，显著高于Zn（0.77 μmol cm⁻² h⁻¹，1.00%）和Cu（0 μmol cm⁻² h⁻¹，0.00%）。研究人员利用¹H NMR和液相色谱（LC）鉴定了产物。

2）研究人员结合原位和非原位表征序列，揭示了CO₂和硝酸盐的电还原反应途径，通过*CO和*NH₂中间体偶联形成C-N键，电合成尿素。理论计算证明，Zn向Cu的电子传递促进了关键中间体（*CO和*NH₂）的形成，降低了*CO和*NH₂的耦合能垒，提高了Cu@Zn催化剂用于尿素电合成的催化性能。

参考文献

Nannan Meng, et al, Oxide-Derived Core−Shell Cu@Zn Nanowires for Urea Electrosynthesis from Carbon Dioxide and Nitrate in Water, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c01177

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01177