BB娱乐平台登录艾弗森姚建年王熙杨一君Angew：串联催化剂实现高效电合

　　人们高度期待开发一种在温和条件下通过可再生电力驱动的C-N偶联反应合成增值尿素(CO(NH 2 ) 2 )的方法。然而，作用于碳和氮的复杂催化活性位点使反应机制不清楚，导致二氧化碳(CO 2 )和硝酸盐(NO 3 - )的共同还原产生的C-N偶联效率低。在生物无机化学和酶学中，钼(Mo)是辅因子Mo双钼鸟嘌呤二核苷酸中发现的高价钼的还原酶类似物。钼中心表现出促进硝酸盐(NO 3 - )还原为更多还原氮的显著能力，这在各种生物和环境转变中至关重要。催化结构中的钴(Co)位点因其在将二氧化碳还原为一氧化碳方面的卓越效率而被公认。

　　要点1.作者设计了一种串联Mo-PCN-222(Co)催化剂，作为尿素合成的高效电催化剂。催化剂的独特配置确保了Co和Mo活性位点的分离，这对CO 2 和NO 3 - 的活化至关重要。其中Mo位点促进硝酸盐还原为*NH 2 中间体，而Co位点促进CO 2 还原为一氧化碳(CO)，从而协同促进C-N偶联。

　　要点3.一系列原位表征和密度泛函理论(DFT)计算进一步表明，有效的C-N耦合归因于串联系统，其中由Mo-PCN-222(Co)的Mo和Co活性位点产生的*NH 2 和*CO中间体稳定了*CONH 2 中间体的形成，实现C-N偶联。串联系统通过实现两种反应物的协同吸附和活化，显著改善了电化学尿素合成。

　　图1. Mo-PCN-222/PCN-222(Co)/Mo-PCN-222(Co)晶体配位化合物的结构表征。粉红色，钼；天青、钴；海军蓝，氮；红色，氧；灰色，碳。为了清晰起见，省略了氢原子，并突出显示了Zr 6 团簇。

　　图5. a）尿素生产的C-N偶联示意图。b）优化尿素生产结构。c）NO 3 - 和CO 2 合成尿素的自由能图的DFT计算。