复旦大学「国家杰青」郑耿锋/韩庆&华东师范大学王雪璐AM | 高效电催化合成尿素！

将硝酸根（NO₃^–）和二氧化碳（CO₂）电催化转化为尿素是一种潜在的减少碳足迹和生成高附加值化学品的方法。然而，由于碳–氮（C-N）偶联效率有限，以及形成氨的竞争性副反应，尿素的选择性和产率一直很低。

2025年4月29日，复旦大学郑耿锋、韩庆、华东师范大学王雪璐在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Selective Urea Electrosynthesis from CO₂ and Nitrate on Spin-Polarized Atomically Ordered PdCuCo》的研究论文。

在本文中，作者开发了一种自旋极化的钴掺杂、原子有序的钯铜（PdCu）金属间化合物（PdCuCo），作为高效的尿素电合成催化剂。

其中，Pd和Cu分别作为CO₂和NO₃^–的吸附位点，而自旋极化的Co位点则促进*NO中间体的吸附，并在其N端而非O端进行加氢反应，形成*HNO。

这种加氢位置的差异将后续反应路径转向生成尿素，与主要生成氨的PdCu或Ni掺杂的PdCu金属间化合物形成对比。

PdCuCo电催化剂在从NO₃^–和CO₂合成尿素方面表现出卓越的性能，包括81%的法拉第效率、227 mmol g_cat^-1 h^-1的高尿素产率以及超过260 h的显著电化学稳定性，表明设计自旋极化催化位点用于C–N偶联过程具有吸引力。

图1：一氧化氮（*NO）加氢位置示意图与尿素电合成示意图

图2：材料结构表征

图3：C-N偶联电还原性能

Selective Urea Electrosynthesis from CO₂ and Nitrate on Spin-Polarized Atomically Ordered PdCuCo, Adv. Mater., 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202505286.