安徽师范大学钦青教授课题组与宁波材料研究所张无用博士、南方科技大学张健瑞博士合作，对目前新兴的电催化C-N耦合尿素的机理过程，电催化剂合成与设计，及其进一步应用的研究进展进行了系统的梳理和展望。该综述不仅全面讨论了各种原料电催化合成尿素的途径，还描述了识别反应位点和了解反应机理从而提高C-N耦合效率的材料设计策略，更重要的是指出了目前尿素电合成研究领域内存在的挑战和不足，并立足于此，对未来新型尿素电催化进行了切实的展望。

尿素(CO(NH)₂)作为世界上应用广泛的化学品之一，在农业，工业，医学领域扮演着重要的角色。然而作为目前最主要的人工尿素生产工艺——Bosch-Meiser工艺通过高温(~200 ℃)高压(~210 bar)的条件将氨(NH₃)和二氧化碳(CO₂)耦合生成尿素，造成了大量化石燃料能源的浪费和严重的碳排放。电催化合成尿素能够利用绿色能源，在常温常压的温和条件下分解水提供质子，将廉价的CO₂和含N化合物(N₂，NO，NO₂^-，NO₃^-等)在系统里吸附、活化、键解离，构筑C-N键和对尿素分子生成、解吸，其中可观的经济性和友好的可持续性使其成为了替代Bosch-Meiser工艺可行的方案之一。

与单独的CO₂还原和含N化合物还原相比，共还原形成尿素有着更加复杂的反应物吸附模式和中间体耦合阶段，进而影响反应途径。多电子质子参与过程的多样性从根本上决定了要设计提高C-N耦合能力，提升识别反应位点能力的多样化电催化剂。针对目前应用于尿素生产的电催化剂，可以大致总结为6种：（1）金属及其合金材料（2）单位点材料（3）金属氧化物、金属氢氧化物、金属氧氢氧化物材料（4）异质结材料（5）非金属材料（6）其他材料。

目前电合成尿素生产活性和选择性效率较低，距离实际的应用尚有一段的距离，其具体的问题表现为：（1）反应物的惰性导致反应动力学缓慢（2）个体还原竞争导致产物分布不均（3）多中间体、质子-电子转移过程颇为复杂（4）尿素耦合机理尚未明了。为了促进该领域的快速发展，综述立足于目前研究现状提出了一些见解：（1）电催化剂的设计要集中在材料表面、缺陷、配位和边界的工程化，增强反应位点吸脱附的能力（2）电极过程和电解质的影响仍是电耦合尿素过程至关重要的一环（3）发展先进的，互补的，迭代的原位技术对于认识尿素耦合机理以及C-N产物的“黑箱”机理是举足轻重的。