使用可再生能源通过电化学方法闭合碳和氮循环，将量大或有害的原料转化为高价值的含碳或含氮化学品，有望改变全球能源格局。然而，迄今为止，有效的转化途径大多是通过独立还原CO₂或NO₃⁻来实现的。由于找不到有效的催化剂，合成复杂的C-N化合物仍然存在着转化效率低的问题。

近日，北京航空航天大学郭林教授，Jianxin Kang，Li-Min Liu成功地构建了非晶态铋−氧化锡纳米片状催化剂，用于合成尿素。

文章要点

1）通过*NO₂的对称匹配HOMO和*CO₂的LUMO进行的CN−N耦合被证实比基于*CO的传统替代方案更有利。

2）非晶态催化剂中Bi的低氧化态导致CO₂和NO₃⁻的适度吸附和活化，在−0.4 V vs RHE电位下，尿素合成具有总体突出的较高的法拉第效率(78.36%)、氮选择性(90.41%)和碳选择性(95.39%)。

这项工作和相关的见解为未来以CO₂为原料可持续合成各种C-N化合物铺平了道路。

参考文献

Xiangyu Chen, et al, Amorphous Bismuth−Tin Oxide Nanosheets with Optimized C−N Coupling for Efficient Urea Synthesis, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c03156

https://doi.org/10.1021/jacs.4c03156