近日，物电学院光电化学材料团队青年教师李闱墨在国际权威期刊Advanced Energy Materials（IF = 26，中科院SCI期刊1区TOP）发表题为“From Ni Sites to System Synergy: Decoding Structural-Mechanism-Performance Relationships in Urea Electrooxidation Catalysts”的综述论文，系统总结了尿素氧化反应（UOR）在能源转换与环境污染治理中的最新进展，重点阐述了Ni基材料的设计策略、反应机理与实际应用前景。物电学院校聘副教授李闱墨为第一作者兼通讯作者，化材学院李正全教授与吉林大学卢晓峰教授为共同通讯。浙江师范大学为第一单位和通讯单位。
UOR作为一种替代传统析氧反应的阳极反应，具有热力学电位低、反应路径多样等特点，不仅可大幅降低电解水制氢的能耗，还能高效降解含尿素废水，实现“一举两得”的能源-环境协同效益。本文重点从Ni独特的电子结构、轨道占据态以及Ni2+/Ni3+氧化还原过程中的电荷转移行为出发，分析其在尿素分子吸附与活化中的物理机制。本文系统梳理了四种典型UOR反应路径，揭示了尿素在不同吸附构型下的转化机制，并探讨了中间产物形成路径与电子结构之间的构效关系。文章进一步总结了多种原位物理表征技术，如原位透射电镜、X射线吸收谱、阻抗谱等在实时追踪催化剂结构演化、局域配位环境及反应中间体动态行为方面的作用，为理解UOR过程中Ni基材料表界面物理现象提供了关键实验依据。
此外，本文从活性提升、阳极竞争抑制、稳定性增强和产物选择性调控四个要素，系统阐述了Ni基材料的UOR性能优化策略。最终作者建议未来研究深度融合人工智能与多模态原位平台，以加速对材料设计与反应机制的深入解析。该综述不仅为理解UOR机制、设计高效Ni基催化剂提供了理论框架与技术路径，也为推动UOR技术在未来清洁能源生产与氮污染治理中的规模化应用奠定了坚实基础。上述工作获得了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、金华市重大项目、吉林省科技厅项目等经费资助。
图1 Ni基UOR材料的设计策略以及相关电化学能源与环境应用示意图。
图2 Ni基UOR材料的未来展望与挑战示意图。
物电学院光电化学材料团队由负责人周靖，成员江国灿、李闱墨组成。主要研究体系包括电化学原位谱学实验技术发展以及多重谱线理论计算程序开发、无机功能纳米材料的可控合成及表界面性质研究、量子点光电转化机制的研究等。相关研究成果曾发表在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.等期刊，团队现主持国家自然科学基金青年基金C类项目、面上项目等。李闱墨于2024年11月加入浙江师范大学物电学院，主要围绕过渡金属材料制备、表界面物理研究与催化应用开展相关研究工作。入职以来，以浙江师范大学为通讯单位在AEM、JCIS等知名期刊发表科研论文。
一审:吴 瑛
二审:寇建龙
三审:阮敏尔
