开发利用CO₂和N₂生产尿素的高性能电催化剂在缓解环境污染和能源危机方面具有巨大潜力。近日，化材学院黄玉成教授课题组在第一性原理的框架下，结合数据驱动技术，在26种四重TM₂-B₂活性位负载的多孔C₂N单层中，筛选出Cr₂-B₂@C₂N为最有前途的电催化剂，其在中性环境中具有–0.37 V（vs RHE）的低极限电位。该电催化剂的高选择性和活性可分别用几何结构描述符和电子结构描述符来解释，这些描述符与TM-B距离、d电子的数量和TM原子的电负性密切相关。在筛选过程中，几何描述符可将范围缩小到前过渡金属体系，而电子描述符锁定含Cr的体系。这一研究结果为尿素的电化学合成提供了一个新的视角，有助于合理设计高效的尿素合成电催化剂。 

图1 尿素合成电催化剂的三步法筛选、隐式溶剂化模型加恒电位方法，以及活性相的几何结构描述符和电子结构描述符

上述工作于近日发表在国际化学材料领域高水平学术期刊《Advanced Functional Materials》（中科院一区top期刊，IF: 19.924）上，第一作者为安徽师范大学2022级物理化学专业博士研究生马增英，东南大学凌崇益副教授、安徽师范大学宁利新教授、黄玉成教授为文章的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金及安徽省高校创新团队的经费资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202302475