朱君江&孙旭平教授SusMat综述：电催化转化二氧化碳和含氮物质制备C-N偶联化合物

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研究背景

化石燃料燃烧排放的二氧化碳(CO2)是一种温室气体，会导致气温升高，并引发相关的环境和社会问题，对人类生活产生深远影响。因此，迫切需要捕获和利用二氧化碳，以减轻和平衡其在大气中的浓度。胺洗涤目前是一种强大而成熟的CO2捕获技术，为下游工业规模的CO2利用铺平了道路。同时，太阳能和风能等可再生能源的发电量快速增长，由于这些能源是一种间歇性能源，这就突出了与电力储存相关的问题。电催化转化CO2和含氮物质作为一种有效的解决方案，它不仅能够储存电能，还能够制备高附加值的C-N偶联产物。在含氮物种中，氮气(N2)因其丰富储量而成为一个有吸引力的选择，其约占地球大气含量的78%。此外，一氧化氮(NO)是汽车、工厂和发电厂燃烧化石燃料排放的一种污染气体，也可以作为含氮物质。除气含氮源外，水溶性无机阴离子，如亚硝酸盐(NO2−)和硝酸盐(NO3−)也在N循环电催化中得到了广泛的研究，也可以被用于电催化合成C-N偶联产物。

成果简介

以CO2和含氮物质为原料电催化合成C-N偶联化合物，不仅为实现碳中和、减少环境污染提供了有效途径，而且为合成尿素、酰胺、有机胺等有价值的化学物质提供了新的思路。由于这种创新的方法扩展了电催化二氧化碳还原的应用范围和产品类别，优于简单的碳质物种，因此该研究领域极具发展前景。朱君江&孙旭平教授团队首先综述了以N2、NO2−和NO3−为氮源的电催化合成尿素的研究进展，随后探讨了CO2和氮源电合成酰胺以及有机胺的新趋势，最后展望了该领域的发展前景，包括电合成氨基酸和其他含C-N键的化合物，以及水氧化外的阳极C-N偶联反应。

图1. 电催化合成C-N偶联化合物示意图。

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《可持续发展材料（英文）》（SusMat）创刊于2020年，是由四川大学和Wiley出版集团共同主办的开放获取式英文学术期刊（双月刊）。本刊聚焦可持续发展材料领域研究前沿和热点，提供可持续发展材料领域研究前沿、最新重要成果、重大成就的发布与交流平台，助力建设“绿水青山美丽中国”、实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标，以打造可持续发展材料领域的综合性权威期刊，高水平学术传播交流平台。期刊于2023年获首个影响因子28.4, JCI指数3.01。先后收录于DOAJ、ESCI、CAS等数据库。

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