光电化学尿素氧化反应（PEC UOR）是一种有可能作为绿色制氢的半反应，受到人们的广泛关注，但是尿素分子稳定的共振结构导致C-N键的断裂反应动力学过程非常迟缓。

有鉴于此，中国科学院化学所章宇超等利用吸附质-吸附质相互作用，在NiO修饰的n型硅光阳极（NiO@Ni/n-Si）上实现了创纪录的PEC UOR性能。

本文要点：

（1）

这项研究通过原位PEC光谱测量和理论计算模拟，定量的揭示 UOR反应的能垒与光活化形成的表面高价态Ni-O物种（Ni^IV=O）覆盖率之间的关系。

Ni^IV=O与吸附尿素分子之间的强吸引作用促进了N-O耦合，并且削弱尿素的分子内C-N键。因此，当Ni^IV=O的表面覆盖率从0增加到完全覆盖，UOR 活化能从0.74 eV降至0.41 eV，并且UOR的催化反应速率提高了两个数量级。

（2）

此外，在10个太阳光的强度能够促进Ni^IV=O物种的累积，并且在仅为1.08 V_RHE的电位下实现了100 mA cm^-2的工业级光电流密度，这比大多数目前相关报道的电化学体系所需电位低300 mV。这项工作为通过吸附质-吸附质相互作用实现高性能PEC尿素氧化提供前景。

参考文献

Kun Dang, Lei Wu, Siqin Liu, Shenlong Zhao, Yuchao Zhang, Jincai Zhao, Harnessing Adsorbate-adsorbate Interaction to Activate C−N Bond for Exceptional Photoelectrochemical Urea Oxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202423457

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202423457