尿液含有化学物质尿素，尿素富含氮，而氮是肥料的重要成分。由于在农业中的潜在用途，尿液在某些场景下被誉为“液体黄金”，但通常情况下仍被视为废弃物。储存大量尿液以及开发能将尿素变成有用化合物的机制，一直是废水处理工程面临的一个挑战。现有技术由于能耗高、分离效果差且环境成本高，难以实现经济性与环保性的平衡。
在本项研究中，研究团队利用电化学反应去除废水中的尿素，有效保留尿素分子完整性的同时以近
100%
的比例将尿素转换成纯的过碳酰胺
(
尿素中一种有用的固体衍生物
)
，而且不需要使用复杂的纯化步骤。收集到的过碳酰胺或有不同用途，包括环境水处理、消毒和促进作物生长。
这种反应用廉价的碳材料作为催化剂，加上空气中的氧气，能在低于传统反应的温度和压强下产生过碳酰胺。该系统被发现同时适用于人类和哺乳动物的尿液，比其他方法更廉价，而且能产生更纯、更有价值的最终产物。
经济分析表明，每日生产一吨过碳酰胺只需要
100
平方米的土地，以及来自
6382
户家庭或是
3800
头奶牛的尿液，这说明该方法的可行性很高，该模式在南至广州，北至内蒙古的广大区域内均有落地潜力。
长期以来，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、分离效果差且环境成本高，难以实现经济性与环保性的平衡。
为解决这一问题，河南大学时新建教授联合贾瑜教授、吕鹏博士等人合作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（一种高附加值尿素衍生物），首次实现原位电催化产固体过氧化物。这一技术不仅实现了尿素的高效分离，还将
“
废弃物
”
资源化，有效提升了污水处理的经济效益与环保性能（图
1
）。
图
1
：新型尿素提取方法与传统方法对比
研究团队通过精准控制反应中的活性位点和结构设计，实现了尿素的高效转化和过碳酰胺的高纯度收集。实验显示，这种技术能够在低能耗条件下实现接近
100%
的过碳酰胺纯度，并将转化效率提升至新的高度（图
2
）
。
图
2
：结构调控与机制创新。
更重要的是，这一技术形成了一个
“
生产
—
利用
—
回收
”
的闭环模式。在转化过程中，尿液中的氮元素被高效利用，同时减少了污水处理中的能源消耗和温室气体排放。这种方法为未来城市和农村的废水处理提供了可复制、可推广的新范式（图
3
）。
图
3
：尿液大规模集中处理概念图
与此同时，研究团队验证了过碳酰胺作为一种新型高附加值产物，在农业、环境治理和医疗领域具有广泛的应用潜力（图
4
），此外，该路径生产成本低，市场价格具竞争力
。
图
4
：过碳酰胺获取过程及广泛的应用价值。
该研究不仅标志着河南大学在可持续化学与资源化利用领域的重大突破，也为全球城市污水处理和资源回收提供了新的思路和视角。
河南大学时新建教授为论文第一作者，时新建教授、吕鹏博士和斯坦福大学郑晓琳教授为该论文的共同通讯作者，河南大学为第一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金项目、中国博士后国际交流计划项目、中国博士后科学基金项目、河南省留学人员择优资助项目的支持。
