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目前，尿素的製造主要是在惡劣條件下通過氨和CO2製造，消耗了全球約80%的氨產量和約2%的能源。最有趣的解決方案之一是開發一種電化學合成系統，特別是由可再生電力驅動，在溫和的溫度和壓力下合成尿素。因此，採用活性氮污染物作為氮源與CO2偶聯的電催化尿素合成從節能和環保的角度來看是一種雙贏的策略。然而，在環境條件下，H2O 中 NO3-和CO2的電化學耦合製備尿素仍然是一個重大挑戰。基於此，天津大學於一夫和王雨婷等通過對Cu2O@ZnO分級納米線進行原位電還原，製備出自支撐核殼Cu@Zn納米線，所獲得的Cu@Zn催化劑以CO2和NO3-污染物為原料用於尿素電合成。優化的Cu@Zn在-1.02 VRHE時的尿素收率和法拉第效率分別可以達到7.29 umol cm-2 h-1和9.28%，明顯高於Zn(0.77umol cm-2 h-1, 1.00%)和Cu (0 umol cm-2 h-1, 0.00%)。此外，通過原位衰減全反射傅里葉變換紅外光譜和在線差示電化學質譜檢測的中間體揭示了反應途徑：電還原CO2和硝酸鹽反應物，催化劑上的*CO和*NH2中間體偶聯形成C-N鍵。理論計算證明，從Zn到Cu的電子傳輸促進了關鍵中間體(*CO和*NH2)的形成，降低了*CO和*NH2的耦合能壘，提高了尿素電合成的催化性能。Oxide-Derived Core-Shell Cu@Zn Nanowires for Urea Electrosynthesis from Carbon Dioxide and Nitrate in Water. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c01177
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