曾杰、夏川等Nature Commun：Cu纳米点电催化乙炔半加氢

纳米技术

2023-04-14

消除乙炔杂质对于乙烯工业非常重要并且是个巨大挑战，目前热催化炔烃半加氢反应通常需要高温条件，而且需要加入过量的氢气促进乙炔完全转化。因此，与高耗能热催化相比，通过Cu催化剂电催化反应方式乙炔半加氢是个可行的方法。但是Cu电催化剂具有竞争性副反应，并且通常需要的过电势非常高。

有鉴于此，中国科学技术大学曾杰、电子科技大学夏川、郑婷婷等报道一种不饱和配位Cu纳米点催化剂，具有-0.15 V的电催化起始电势，在纯C₂H₂气流和-450 mA cm^-2电流密度将C₂H₂以~95.9 %的法拉第效率转化为C₂H₄。

主要内容

（1）

模拟展示了不纯的乙烯纯化，在空速为1.35×105 ml g_cat^-1 h^-1和130 h，能够连续制备聚合物水平的C₂H₄，C₂H₂的含量<1 ppm。

（2）

通过理论计算和原位表征，说明不饱和配位结构的Cu催化位点乙炔半加氢反应的能垒非常低，因此Cu纳米点催化剂实现了优异的C₂H₂合成C₂H₄选择性。

参考文献

Weiqing Xue, Xinyan Liu, Chunxiao Liu, Xinyan Zhang, Jiawei Li, Zhengwu Yang, Peixin Cui, Hong-Jie Peng, Qiu Jiang, Hongliang Li, Pengping Xu, Tingting Zheng, Chuan Xia & Jie Zeng, Electrosynthesis of polymer-grade ethylene via acetylene semihydrogenation over undercoordinated Cu nanodots. Nat Commun 14, 2137 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-37821-1

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37821-1