通过广泛存在的小分子如CO₂和N₂的偶联直接制备高附加值的化学品是替代当前依赖化石燃料的工业生产工艺的潜在策略，但如何构筑高生产效率和高选择性的催化剂体系仍然是一个难题。本工作利用非晶Sb_xBi_1-xO_y团簇作为电催化剂成功实现了CO₂和N₂的高效C-N偶联合成尿素。通过DFT计算和原位拉曼光谱证明了Sb的引入有效的调控了Bi的p轨道，从而改变了CO₂的化学吸附几何构型，从O-连接转变为C-连接，从而避免了单碳产物路径，实现了高效的尿素合成。受调制的高活性Bi(II)位点能够有效地将电子注入至N₂，并且进一步优化了限速步骤中间产物的对称性来促进C-N偶联过程。该策略为设计高性能气体还原型催化剂材料提供了思路，同时也为二氧化碳回收为高附加值化学品提供借鉴。

Xiangyu Chen⁺, Shuning Lv⁺, Jianxin Kang⁺, Zhongchang Wang, Tianqi Guo, Yu Wang, Gilberto Teobaldi, Li-Min Liu, and Lin Guo. Efficient C-N coupling in the direct synthesis of urea from CO₂ and N₂ by amorphous Sb_xBi_1-xO_y clusters. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2023, 120, e2306841120.

https://doi.org/10.1073/pnas.2306841120