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熊宇杰/高鹏/叶伟ACS Catal.: 剖幽析微：揭示界面水结构在炔烃电化学半氢化中的作用

2022-05-23 分类：前沿动态阅读(451)

on style="white-space: normal; margin-bottom: 1.5em; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">炔烃选择性半氢化为烯烃是制造精细化学品、高分子材料、药物和香料的重要工艺。直接从含质子溶剂(如水)中提取氢气进行氢化反应的电化学半氢化(ECSH)是热半氢化(TSH)的理想替代方法。虽然ECSH中的直接质子偶联加氢避免了氢气的生产、储存和运输过程，并缓解了安全问题，但受低转化率和产物选择性阻碍了该方法的发展。

近日，中国科学技术大学熊宇杰、杭州师范大学高鹏和叶伟等通过原位拉曼光谱表征揭示了ECSH中界面水结构的作用，以设计出高活性和选择性ECSH的催化剂。

为了增强拉曼信号，具有表面等离子体特性的超薄Pd Fe纳米片(NS)被用作研究的催化剂模型。研究表明，在电场下位于双电层中的界面水层的结构可以通过Fe掺杂来调制，Fe掺杂促进在催化剂/水界面形成悬空O-H水和三面体配位水，这导致水分子的解离，从而加速连续的半氢化，特别是，主要的三面体配位水提高了烯烃生产的选择性。

具体来说，界面水层削弱了烯烃的吸附，将*H₂C=CH-R转化为*H₃C=CH-R的能垒提高，抑制烯烃过度氢化为烷烃，进一步提高了烯烃生产的选择性。因此，受益于调整的界面水结构，PdFe NSs的半氢化活性和选择性同时得到提高，PdFe纳米片在流通池中可以维持连续264小时的电解，并具有大的炔烃产量。这项工作从界面水结构的角度为设计高效、选择性和耐用的 ECSH 电催化剂提供了新的见解。

Unraveling the Role of Interfacial Water Structure in Electrochemical Semihydrogenation of Alkynes. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c00430

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