學者成功實現高效光催化乙炔加氫制乙烯

　　華南師范大學化學學院蘭亞乾/路猛研究團隊首次報道了通過合理調控三維共價有機框架材料（3D COFs）中的金屬活性位點和局域氫轉移效應實現高效光催化乙炔半加氫制乙烯。近日，相關成果發表于德國《應用化學》期刊（Angewandte Chemie International Edition）。

　　乙烯是生產聚乙烯的主要化學品，每年消耗量超過1.85億噸。大部分工業原料乙烯來自石油的蒸汽裂解。然而，此種方法所制成的乙烯不可避免地含有約0.5-3 vol.%的乙炔雜質，當將乙烯聚合成聚乙烯時，這些雜質會毒害齊格勒-納塔催化劑。因此，在塑料生產之前，必須除去原料乙烯中的乙炔以滿足聚合物級乙烯的要求。

　　目前工業上使用的策略是將乙炔原位半加氫為乙烯，然而，目前工業乙炔半加氫主要基于熱催化乙炔加氫工藝（乙炔+氫氣→乙烯），其過程存在反應溫度和壓力高、使用不可再生的化石燃料作為能源以及氫氣消耗過多等諸多問題尚未解決，從而導致成本高昂。因此，有必要開發更綠色、更節能、更經濟的方法來實現溫和條件下的乙炔加氫。

　　基于此，團隊設計了一系列基于[8+4]結構的晶態3D COFs。通過調控這些3D COFs中的金屬活性位點和局域氫轉移效應，成功實現了高效光催化乙炔加氫制乙烯。其中，含有鈷乙醛肟活性中心和局域氫轉移效應的Cz-Co-COF-H在模型反應即純乙炔加氫中乙烯平均產率為1755.33 μmol g-1 h-1，此外，在含1%乙炔的粗乙烯混合物中乙炔轉化率接近100％，最終得到聚合物級乙烯。大量的實驗結合理論計算表明Cz-Co-COF-H中合適的底物吸附和局域氫轉移效應協同促進了乙炔到乙烯的轉化。

　　該項工作為乙炔加氫制乙烯的高效光催化劑的合理設計和開發提供了新的見解。