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電催化還原NO₃^-和CO₂為尿素的可持續合成提供方法，但是如何鑒定催化活性位點和設計高性能電催化劑仍面臨挑戰。有鑒于此，安徽師范大學欽青教授、昆士蘭科技大學冒鑫等報道合成具有穩定Cu^δ+-O_vs-Mn³⁺結構的Cu摻雜MnO₂納米管催化劑。

本文要點

（1）

與沒有修飾的MnO₂相比，Cu-MnO₂催化劑的Cu摻雜能夠改善生成尿素的產量。Cu-MnO₂催化劑在流動相電催化器件中實現了54.7 %的法拉第效率，最高產量達到116.7 mmol h^-1 g^-1，而且在比較寬的過電勢區間內，尿素的產量都能夠達到78 mmol h^-1 g^-1。

（2）

通過進一步的實驗和理論計算，發現Cu-MnO₂固溶體能夠將Cu^δ+位點穩定在Cu^δ+-O_vs-Mn³⁺結構，因此實現優異的穩定性和電化學穩定性。這在熱力學上促進生成尿素產物，在動力學上降低C-N偶聯反應能壘。

參考文獻

Yidong Yang, Guanzheng Wu, Jiadi Jiang, Wuyong Zhang, Sijia Liu, Rui Yu, Fukang Liu, Aijun Du, Lei Dai, Xin Mao, Qing Qin, Stabilization of Cu^δ+ Sites Within MnO₂ for Superior Urea Electro-Synthesis, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202409697

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202409697