上海交通大学张礼知教授团队Nat. Commun.：高选择性尿素氧化耦合高效制氢

主要观点总结

本文设计了一种孤立的非对称Ni–O–Ti催化位点，用于电化学尿素氧化，减少了有害副产物的产生，实现了高选择性的尿素氧化至氮气。该研究还探讨了尿素选择性氧化机制，并将其与阴极制氢耦合，实现了稳定高效的清洁能源生产。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

开发高效尿素脱氮技术是解决市政污水中尿素处理的关键。电化学尿素氧化是一种绿色处理策略，但传统的Ni基电极面临选择性差和副产物多的问题。

关键观点2: 创新点

本研究在泡沫钛上设计了一种孤立的非对称Ni–O–Ti催化位点，提高了尿素氧化的选择性，减少了有害副产物的产生。此外，研究还揭示了尿素选择性氧化机制，并将其与阴极制氢耦合，为富尿素污水脱氮和制氢技术提供了新策略。

关键观点3: 研究内容

本研究通过表面原生氧化层缺陷锚定策略将Ni单原子锚定在泡沫钛表面，形成孤立的非对称性Ni–O–Ti位点。该位点实现了高选择性的尿素氧化，并降低了有害副产物的产生。同时，研究还通过原位电化学拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱等手段证明了吸附构型依赖的尿素选择性氧化机制。

关键观点4: 应用前景

本研究不仅为电解富尿素污水制氢技术奠定了理论基础，还为实际尿液处理和资源化提供了一种有前景的方案。此外，该研究还构建了可再生能源驱动的高效电解尿液制氢原型装置，提高了太阳能理论能量利用率。

文章预览

第一作者：占光明，胡路发 通讯作者：李浩副教授，么艳彩副教授，张礼知教授 通讯单位：上海交通大学环境科学与工程学院 论文DOI：10.1038/s41467-024-50343-8 全文速览 电化学尿素氧化通常会产生有害的氰酸盐和(亚)硝酸盐，限制了其在富尿素污水(如尿液)脱氮中的应用。本工作在泡沫钛上设计了一种孤立的非对称Ni–O–Ti催化位点，可减少这些副产物，实现尿素氧化至氮气99%的选择性，并揭示了尿素选择性氧化机制。将尿素选择性氧化与阴极制氢耦合，实现了稳定高效的清洁能源生产，为富尿素污水脱氮和制氢技术提供了新策略。 背景介绍 尿素是哺乳动物蛋白质代谢的最主要含氮终产物，是市政污水中占比最高的氮源，开发高效尿素脱氮技术迫在眉睫。电化学尿素氧化是备受关注的富尿素污水绿色处理与资源化策略。在该过程中，阳极氧化尿素至N ………………………………