近日，分析化学教研室冯长瑞博士在国际知名期刊Green Chemistry（《绿色化学》）上发表电化学尿素合成最新研究成果。论文题为“In situ growth of indium-doped cerium oxide for highly selective urea electrosynthesis from nitrate and carbon dioxide”（原位生长铟掺杂铈氧化物用于硝酸盐和二氧化碳共还原高选择性合成尿素）。冯长瑞博士、日本弘前大学官国清教授为论文共同通讯作者，日本弘前大学周奕帆博士为第一作者，湖北师范大学为论文第二通讯单位。Green Chemistry是由Royal Society of Chemistry（英国皇家化学会）出版的国际知名学术期刊，创刊于1999年，该期刊致力于发表有关开发替代绿色和可持续技术的创新研究，为SCI中科院大类一区期刊，最新影响因子为9.2。
利用硝酸盐和二氧化碳共还原合成尿素为传统高能耗Bosch-Meiser尿素生产工艺提供了一种可持续的替代方案，该工艺能够利用可再生能源实现分布式生产，同时减少两种环境污染物。然而，该工艺的效率目前仍受到选择性较低及副反应竞争的严重限制。该实验通过合理设计在碳纸上原位合成铟掺杂氧化铈（In–CeO2/CP）电催化剂，用于高选择性尿素合成。该催化剂具有极细的纳米线形貌，有利于提供更大的比表面积。此外，铟的引入在催化剂晶格产生了大量缺陷，这些缺陷不仅可作为额外的反应位点，还能调节电子结构以优化反应中间体的结合能。实验研究表明，铟的引入有效增强了C–N耦合并抑制了析氢副反应。优化后的催化剂（0.05In-CeO2）在-0.45 V vs. RHE条件下实现了11.03 mg min-1·g-1的尿素产率和60.53%的法拉第效率，显著优于未掺杂氧化铈。机理研究表明，二氧化碳直接参与了含氮中间体的C–N耦合反应。该项工作展示了通过协同催化剂设计实现高效、可持续利用废弃资源电合成尿素的潜力。
In–CeO2/CP材料示意图及其尿素电合成性能
论文信息：
In situ growth of indium-doped cerium oxide for highly selective urea electrosynthesis from nitrate and carbon dioxide
Yifan Zhou, Shuying Li, Yuxia Jin, Rui Yang, Peng Luo, Changrui Feng*, Ziyuan Yang, Abuliti Abudula, Peifen Wang, Wenhao Lian and Guoqing Guan*
Green Chem., 2026, 28, 1059-1069
论文链接：https://doi.org/10.1039/d5gc04834f
