Nature Communications：乙腈电化学还原为乙胺

Nanoyu

2021-03-29

使用可再生能源实现化学生产的电气化是一种减少化学工业对化石能源依赖的有吸引力的途径。伯胺是重要的有机构筑单元，但由于仲胺和叔胺副产物的形成，伯胺的合成往往受到选择性差的严重阻碍。

近日，美国特拉华大学Feng Jiao，天津大学马新宾教授，哥伦比亚大学陈经广教授报道了一种在室温和压力下通过乙腈的电还原选择性产制乙胺的电催化途径。

文章要点

1）研究人员首先在流动电解槽中对7种金属催化剂（Pd、Pt、Ni、Bi、Sn、In和Cu）进行了初步筛选，确定了用于乙腈电化学还原的最佳催化剂。在所有的电催化剂中，与可逆氢电极相比，Cu纳米颗粒在0.29 V下具有最高的乙胺法拉第效率（FE）（~96%）。在最佳条件下，在含12 wt%乙腈的1 M NaOH电解液中，利用Cu纳米颗粒催化剂，获得了846 mA cm⁻²的乙胺部分电流密度。在100 mA cm⁻²电流密度下，Cu催化剂可以稳定工作20 h，并具有86%的乙胺FE。

2）研究人员最后利用流动电解质谱（FEMS）和密度泛函理论计算（DFT）研究了Cu催化剂上的乙腈电还原反应机理。

这项工作为伯胺生产提供了一条替代路线，克服了热催化丁腈加氢选择性差的挑战，为化工生产的电气化铺平了道路。

参考文献

Xia, R., Tian, D., Kattel, S. et al. Electrochemical reduction of acetonitrile to ethylamine. Nat Commun 12, 1949 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-22291-0

https://doi.org/10.1038/s41467-021-22291-0