CO₂与NO₃^-共同电解合成尿素是替代传统的Bosch-Meiser工艺的有效途径，但是，C-N偶联反应过程的含C/N中间体的复杂性，导致电催化合成尿素的效率难以令人满意。

有鉴于此，贵州大学李虎教授、杨松教授等报道揭示了一种利用氧空位O_v调控电子自旋态的策略，能够改善C-N偶联反应中的关键中间体过程中生成NH₂和CO，实现尿素超高的产率2175.47 μg/mg h以及70.1 %的法拉第效率。

本文要点：

（1）

机理研究表明，氧空位能够诱导Ni@CeO_2-x中高自旋态的Ni²⁺ (t_2g⁶e_g²)转变为低自旋态的Ni³⁺ (t_2g⁶e_g¹)，这能够显著的增强Ni 3d轨道与NO分子的N 2p轨道的杂化程度，有利于选择性生成NH₂。

（2）

值得注意的是，原位生成的NH₂中间体可作为局部质子供体，促进CO₂在Ni相邻的Ce³⁺−O位点上发生电还原选择性生成CO，随后进一步通过C-N偶联实现高效率的合成尿素。

这种活性位点自旋态进行调控的策略，为调整电催化剂的电子结构并且实现CO₂的选择性转化提供帮助。

参考文献

Jinyan Liang, Shengjue Deng, Zhengyi Li, Min Zhou, Su Wang, Yaqiong Su, Song Yang, Hu Li, Spin State Modulation with Oxygen Vacancy Orientates C/N Intermediates for Urea Electrosynthesis of Ultrahigh Efficiency, Adv. Mater. 2025

DOI: 10.1002/adma.202418828

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202418828