近日，安徽師范大學教授欽青與澳大利亞昆士蘭科技大學博士冒鑫、河南大學教授代磊合作，設計出一種新型雙功能催化劑——碳錨定氧化鉬納米簇催化劑，在電合成氨和尿素中均表現出良好的性能。

研究成果日前發表于《德國應用化學》。審稿人稱，“該工作促進了電催化合成氨和尿素技術的進一步發展，為新型催化劑的設計提供指導?！?/span>

氨和尿素作為兩種常見的含氮化合物，在農業肥料、制藥、能源等領域均有著廣泛且不可替代的應用。傳統的工業合成氨和尿素過程存在高污染、高耗能等問題。通過綠色電化學手段實現氨和尿素的可持續合成吸引了人們的關注。比如，電催化硝酸根還原及其與二氧化碳的偶聯，為合成提供了新思路。然而，由于缺乏高性能的催化劑，限制了它們的實際應用。

此次研究中，研究人員以典型的氧化物納米團簇為研究對象，設計合成碳錨定氧化鉬納米簇催化劑。實驗結果表明，這種新型催化劑在硝酸根還原中具有98.14 %的優異法拉第效率、91.63毫克/小時/毫克催化劑的氨產率。此外，在硝酸根/二氧化碳共還原合成尿素中，最高法拉第效率為27.7 %，最大尿素產率能夠達到1431.5微克/小時/毫克催化劑。

碳錨定氧化鉬納米簇催化劑的這種高活性主要得益于負載型小尺寸團簇獨特的電子結構，暴露了更多不飽和的富電子位點，能夠增強其與含氮、碳反應物以及中間體之間的電子轉移，有利于吸附和活化過程的進行，有效穩定了一氧化氮中間體和氮-碳耦合中間體，進一步促進了氨和尿素的生成。

欽青介紹，該工作為構建高效合成氨和尿素的電催化劑提供了實驗和理論指導，同時也為電催化還原小分子合成高附加值產物提供了新思路。下一步，團隊將設計新型的催化劑，進一步拓展碳氮耦合產物的種類。