CO₂和NO₃^-与电催化偶联合成尿素是一种有前景的路线，这个反应可以减少温室气体排放，减少工业过程中的废物，并储存可再生能源。但是，由于CO₂和NO₃^-偶联反应涉及许多反应物和反应的多个步骤，因此具有较差的产物选择性和催化活性，这限制了电催化合成尿素的应用。有鉴于此，中国科学院化学所韩布兴院士、孙晓甫研究员等首次报道设计异质结构CuBi双金属催化剂用于尿素电合成。

本文要点

（1）

在H型电解槽实现了较高的（23.5%）尿素法拉第效率，产率为2180.3 μg h^-1 mg_cat^-1，这超过大多数文献报道的电催化剂性能。催化剂具有优异的循环稳定性。实验和密度泛函理论计算表明，引入适量的Bi能够形成丰富的Bi-Cu/O-Bi/Cu₂O异质结构的界面，这有利于NO₃^-、CO₂和H₂O的活化，改善C-N耦合，促进*HONCON中间体的形成。

（2）

此外，验证发现有助于HNCONH₂的质子化和尿素产物分子脱附，进一步解释了这种CuBi双金属催化剂具有尿素高活性和选择性的原因。

参考文献

Xinning Song, Xiaodong Ma, Tianhui Chen, Liang Xu, Jiaqi Feng, Limin Wu, Shunhan Jia, Libing Zhang, Xingxing Tan, Ruhan Wang, Chunjun Chen, Jun Ma, Qinggong Zhu, Xinchen Kang, Xiaofu Sun*, and Buxing Han*, Urea Synthesis via Coelectrolysis of CO₂ and Nitrate over Heterostructured Cu–Bi Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c08564

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08564