CO2および窒素種からの尿素合成のための電気触媒：CO2およびN2/NOXの還元から尿素合成まで

尿素の従来の産業合成は、エネルギー集約型および汚染プロセス、すなわちアンモニア生産のためのハーバーボッシュ法に依存しており、尿素合成のためのボッシュマイザープロセスが続きます。対照的に、二酸化炭素（CO2）および窒素種からの電気触媒C-Nカップリングは、アンモニア産生の必要性をバイパスする周囲条件下での直接尿素合成の有望な代替品を提示します。このレビューは、尿素合成のためのCO2と窒素源の電気触媒結合における最近の進捗状況の概要を提供します。尿素合成を促進する際の中間種と活性部位構造の役割、反応物の吸着挙動、およびCO2の還元、窒素還元、硝酸塩の還元のために調整された触媒との相互作用への洞察からの導入に焦点を当てています。周囲条件下でのCO2および窒素種からの尿素合成のための高度な電気触媒設計戦略が調査されており、効率的な触媒設計の洞察を提供します。結論では、主要な課題と将来の方向性が示されています。C-Nカップリング反応と将来の開発方向を解明する機械的研究について説明します。このレビューは、電気化学尿素合成の電気触媒のさらなる研究開発を促すことを目的としています。

The traditional industrial synthesis of urea relies on the energy-intensive and polluting process, namely the Haber-Bosch method for ammonia production, followed by the Bosch-Meiser process for urea synthesis. In contrast, electrocatalytic C-N coupling from carbon dioxide (CO2) and nitrogenous species presents a promising alternative for direct urea synthesis under ambient conditions, bypassing the need for ammonia production. This review provides an overview of recent progress in the electrocatalytic coupling of CO2 and nitrogen sources for urea synthesis. It focuses on the role of intermediate species and active site structures in promoting urea synthesis, drawing from insights into reactants' adsorption behavior and interactions with catalysts tailored for CO2 reduction, nitrogen reduction, and nitrate reduction. Advanced electrocatalyst design strategies for urea synthesis from CO2 and nitrogenous species under ambient conditions are explored, providing insights for efficient catalyst design. Key challenges and prospective directions are presented in the conclusion. Mechanistic studies elucidating the C-N coupling reaction and future development directions are discussed. The review aims to inspire further research and development in electrocatalysts for electrochemical urea synthesis.