近日，中科院合肥研究院固体所环境与能源纳米材料中心与激光液相制备与加工技术课题组，采用液相激光辐照方法在碳纳米管上制备了共生的碳包覆非晶态铁和四氧化三铁纳米颗粒，实现高效电化学合成尿素。相关研究成果发表在国际著名学术期刊Angewandte Chemie International Edition上。
尿素是一种高浓度氮肥，属中性速效肥料，适用于一切作物和所有土壤，可用作基肥和追肥，旱水田均能施用。也可用于生产多种复合肥料。因尿素具有优异的溶解染料性能，又有温和的还原性、抗氧化性及极为优异的 吸湿性，所以在纺织工业上是优良的染料溶剂、吸湿剂、粘胶纤维膨化剂、树脂整理剂。
生产尿素的主要工业路线是通过二氧化碳和氨反应的Bosch-Meiser工艺，该工艺不仅需要极端苛刻的反应条件，例如150-200°C的高温和150-250 bar的高压等，还会导致高能耗和二氧化碳排放，并消耗了能源密集型Haber-Bosch工艺生产的全球80%的氨。因此，探索在温和条件下进行尿素合成的节能经济路线尤为重要。
在环境条件下，通过电化学还原二氧化碳和硝酸根可以合成尿素，但其效率较低，实际应用仍面临巨大挑战。合成过程中的关键步骤中需要一种高效的催化剂。基于此，研究人员采用液相激光辐照方法在碳纳米管上制备了共生的碳包覆非晶态铁和四氧化三铁纳米颗粒，所制备的纳米颗粒包含两种铁基活性组分。这两个不同结构单元的存在，使协同电催化活化二氧化碳和硝酸根实现C-N偶联成为可能。
