实现碳和氮循环是构建循环、零碳经济的一项重要举措。虽然单原子催化剂（SACs）在电化学二氧化碳还原反应（CO2RR）和硝酸盐还原反应（NO3RR）中引起了研究人员的兴趣，但是这些反应中Cu SACs配位的结构-活性关系仍不清楚，应进行探索。
基于此，澳大利亚新南威尔士大学Rose Amal和Rahman Daiyan、澳大利亚斯威本科技大学Rosalie K. Hocking（共同通讯作者）等人报道了Cu配位结构在决定CO2RR和NO3RR的活性和选择性中的作用。X射线吸收光谱（X-ray absorption spectroscopy, XAS）测量结果与合成的Cu SACs一致，随着热解温度从800 ℃升高到1000 ℃，其从Cu-N4位点向Cu-N4-x-Cx位点变化。配位球的这种变化导致它们的催化变化活性，其中Cu-N4位点对CO2RR表现出更高的活性，而Cu-N4-x-Cx位点在NO3RR期间实现更高的NH4+产率，该结果与密度泛函理论（DFT）计算一致。作者将CO2RR和NO3RR耦合，在-0.9 V vs. RHE下，在Cu-N4位点上实现了尿素的法拉第效率（FE）为28%、电流密度为-27 mA cm-2，产率为4.3 nmol s-1 cm-2，这是首次使用单原子催化剂合成尿素。该结果证明了在高活性单原子催化剂上通过电化学尿素合成将可再生能源转化为净零肥料的潜力。Tuning the Coordination Structure of Cu-N-C Single Atom Catalysts for Simultaneous Electrochemical Reduction of CO2 and NO3- to Urea. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202201500.https://doi.org/10.1002/aenm.202201500.
