CO₂和NO₃^-电催化偶联反应面临着热力学和动力学缓慢的问题，这严重影响合成尿素的效率和碳原子经济性。

有鉴于此，中山大学卢锡洪教授、贵州大学杨松教授等报道一种提高氧物种亲和性的策略促进*OCO的C-N偶联。

本文要点

（1）

构筑了双金属形式的杂单原子催化剂N₂-Fe-(N-B)₂-Cu-N₂配位结构（FeN4/B₂CuN₂@NC）催化剂，改善*OCO的C-N偶联以及质子化。这种催化设计能够抑制生成含碳副产物，在电催化合成尿素的反应中得到97.1 %的选择性，尿素产量达到2072.5 μg h^-1 mg^-1，法拉第效率达到71.9 %，这个性能超过目前报道的高活性电极的性能。

（2）

通过Cu-B的反键相互作用，能够改善CO₂的吸附表现O亲氧而不是C端吸附或O,O吸附，因此能够加快C-N偶联和质子化的动力学速率。

理论计算结果显示单个氧吸附形式有助于*OCO和*NO₂的C-N偶联步骤以及质子化决速步的反应热力学，并且显著的阻碍CO₂的直接质子化。这项工作发展了通过控制反应吸附的方式，改善过渡金属的亲氧性，能够用于许多催化转化反应的反应动力学加速。

参考文献

Min Zhou, Yan Zhang, Hu Li, Zhengyi Li, Su Wang, Xihong Lu, Song Yang, Tailoring O-Monodentate Adsorption of CO2 Initiates C–N Coupling for Efficient Urea Electrosynthesis with Ultrahigh Carbon Atom Economy, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202414392

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202414392