近日，我校生物与化学工程学院“绿色生态与低碳能源技术研究中心”团队青年教师曹勇勇以第一通讯单位、第一作者在国际著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》(SCI TOP一区，影响因子14.5)发表了题为《Metal-Free Boron Nanosheet as “Buffer Electron Pool” for Urea and Ethanol Synthesis via C−N and C−C Coupling》的论文，通讯作者为李溪教授和王燕刚教授。值得一提的是，这是曹勇勇老师继今年三月在电催化二氧化碳还原（CO2RR）理论计算领域取得进展后，又一重要的理论研究工作。
尿素作为一种重要的工业和农业原料，在人类生产生活中扮演重要角色。在常温常压下，通过可再生能源驱动的电催化反应，将温室气体CO2和氮氧污染物NO等小分子转换为高附加值的尿素和乙醇，既符合国家“碳达峰 碳中和”的策略方针，也可成为一次性解决粮食、环境和能源三项问题的“金钥匙”。鉴于此，李溪研究团队以新型二维硼烯为催化剂，采用从头算分子动力学方法模拟了真实的电解质环境下电催化合成尿素和乙醇的反应活性、选择性及反应机理。研究发现：液相环境中的氢键网络从热力学和动力学上增强了C−N和C−C偶联的关键步骤，从而大大降低了尿素和乙醇合成的反应能垒，并提高了相应的选择性。该工作提供了尿素和乙醇形成的原子机制，推动了在CO2和NO环境下合成更多具有C−N和C−C键的高价值化合物的研究，以及相关催化剂材料的设计。