近日，分析化学教研室冯长瑞博士与日本弘前大学博士生周奕帆合作，在国际知名期刊Advanced Functional Materials（《先进功能材料》）上发表尿素电合成综述。论文题目为“Electrosynthesis of Urea from Carbon Dioxide and Waste Nitrates: History, Recent Progress, and Future Prospects”（二氧化碳与硝酸盐废水共还原电合成尿素：历史，进展及展望）。冯长瑞博士为论文第一通讯作者，湖北师范大学为论文第二通讯单位，日本工程院院士、日本弘前大学官国清教授为论文末位通讯作者。冯长瑞博士负责催化剂发展进程部分。Advanced Functional Materials是Wiley出版社旗下的材料科学领域期刊，SCI中科院大类一区期刊，最新影响因子为19。
尿素作为重要的氮肥与基础化工原料，在农业和工业中均占据关键地位。然而，传统 Bosch–Meiser 工艺依赖化石燃料并在高温高压下运行，能耗高且排放严重。相比之下，尿素电合成通过电催化 C-N 偶联在常温常压下以 CO2 与含氮物质为原料生产，兼具环境友好与过程可控优势，并有助于实现碳中和。尤其是 NO3-/NO2- 因易还原和低毒性而成为理想氮源，其与水体硝酸盐污染治理的结合进一步凸显环境协同效益。然而，该过程仍面临选择性不足与尿素产率有限的挑战，亟需新型高效电催化剂的开发。该研究系统梳理了尿素电合成催化剂的发展脉络，深入探讨催化剂的构效关系与设计策略，全面总结电解槽结构、反应环境、产物检测及机理解析的最新进展，并简要概述密度泛函理论（DFT）与机器学习（ML）在催化剂筛选中的应用。最后，对未来理论预测与电催化剂设计的关键挑战与发展机遇进行展望，以期为该领域的研究者提供从电催化剂设计视角出发的系统参考。
尿素电合成催化剂设计的综合框架
论文信息：
Electrosynthesis of Urea from Carbon Dioxide and Waste Nitrates: History, Recent Progress, and Future Prospects
Yifan Zhou, Gaoshan Xing, Chenghan Sun, Zekun Chen, Shuying Li, Rui Yang, Meng Chen, Pan Zhang, Changrui Feng*, Abuliti Abudula, and Guoqing Guan*
Adv. Funct. Mater. (2025): e15635.
论文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.202515635
