北京时间2025年1月21日凌晨，河南大学材料学院时新建教授团队在Nature Catalysis期刊上发表了一篇题为“In situ electrochemical production of solid peroxide from urine”的研究成果。

该成果首次实现原位电催化产固体过氧化物，可将尿素高效转化为高纯度过碳酰胺（一种高附加值尿素衍生物），通过分子级轨道调控实现尿液处理与资源回收的闭环系统，具有重要的经济与环境价值。

论文通讯作者是时新建、吕鹏、郑晓琳；第一作者是时新建。

尿液处理一直是城市污水处理中最复杂的环节之一。尿液中富含的尿素是一种具有潜在经济价值的氮源，但现有技术由于能耗高、分离效果差以及环境成本高，难以在经济性和环保性之间找到平衡点。特别是在污水处理中，将尿液资源化并高效分离尿素，一直是全球研究者关注的技术难题。

在这项工作中，时新建教授团队开发了一种创新性的原位电化学技术，通过绿色低能耗的工艺，将人类和哺乳动物尿液中的尿素利用电化学反应直接转化为高纯度过碳酰胺。这一技术首次实现了原位电催化生成固体过氧化物，成功突破了尿素分离技术的瓶颈，为尿液处理提供了一种全新的技术方案。同时，该技术采用了闭环式的“生产—利用—回收”模式，将尿液中氮元素的高效利用与能源消耗的显著降低相结合，不仅减少了污水处理中的温室气体排放，还显著提高了整个系统的经济效益。更重要的是，该研究验证了过碳酰胺作为一种新型高附加值产物，在农业、环境治理以及医疗领域具有广泛的应用潜力。这一创新性的技术方案为城市和农村的废水处理提供了可复制、可推广的新范式，并在全球污水资源化利用领域中展示了极大的前景。

图1：理论计算结果。

图2：催化剂的合成、表征和模拟。

图3：电化学测试结果。

图4：过碳酰胺收集、应用及经济分析。

该研究为全球城市污水处理和资源回收提供了新的思路和视角。（来源：科学网）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41929-024-01277-3