湖南大學(xué)王雙印/陳晨/蔣三平團(tuán)隊(duì)于2023年6月在《Angewandte Chemie》期刊上發(fā)表了《Electrocatalytic Urea Synthesis with 63.5% Faradaic Efficiency and 100% N-Selectivity via One-step C–N Coupling》（DOI：https://doi.org/10.1002/anie.202305447）。團(tuán)隊(duì)通過一步C-N偶聯(lián)電催化合成尿素的研究，實(shí)現(xiàn)了尿素合成中100% N選擇性和迄今為止報(bào)道最高值的法拉第效率63.5%。

研究中，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了具有軸向氯配位的 Zn-Mn 雙原子催化劑，催化過程有效避免了N≡N鍵的斷裂，幾乎檢測不到氨，表明共電催化生成尿素體系中N的選擇性達(dá)到了100%，打破了以往尿素合成電催化劑必須具備氨合成活性的認(rèn)知。同時(shí)，通過同位素標(biāo)記LC-MS/MS測量和 Operando 同步輻射傅里葉變換紅外光譜證實(shí)，N≡N的激活和固氮活性來自 CO 與吸附的氮?dú)夥肿右徊?C-N 偶聯(lián)過程。該成果也突破了因N≡N的斷裂困難導(dǎo)致電催化NH3和尿素合成效率低下的工業(yè)化應(yīng)用瓶頸。

在該項(xiàng)研究中，譜育科技 EXPEC 5210 三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀（LC-MS/MS）用于同位素標(biāo)記的尿素分析。即將化合物分別以14N2、15N2以及混合N2作為氮源進(jìn)行同位素標(biāo)記，通過EXPEC 5210檢測產(chǎn)物中同位素物質(zhì)峰分布，從而判斷尿素合成過程中C-N是兩步偶聯(lián)還是一步偶聯(lián)。

檢測結(jié)果顯示，EXPEC 5210在檢測低含量尿素同位素特征峰時(shí)，呈現(xiàn)良好的靈敏度和穩(wěn)定性，依據(jù)同位素氮源標(biāo)記的檢測結(jié)果可以判斷生成的尿素分子中的兩個(gè)原子來自同一個(gè)N2分子，即C-N偶聯(lián)的機(jī)理遵循一步偶聯(lián)路徑。

EXPEC 5210產(chǎn)品是譜育科技參與“國家重大科學(xué)儀器設(shè)備研制專項(xiàng)”項(xiàng)目成果，在各學(xué)科的研究領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為分析研究的得力工具，獲得各行各業(yè)用戶廣泛好評(píng)。 

再次祝賀王教授團(tuán)隊(duì)通過潛心研究摘得科研碩果！

┃ 資料來源

王雙印/陳晨/蔣三平團(tuán)隊(duì)Angew：一步C-N偶聯(lián)電催化合成尿素實(shí)現(xiàn)100% N選擇性和63.5%法拉第效率

（王雙印課題組發(fā)文）

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EXPEC 5210 液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀系列(LC-MS/MS)