科學家實現室溫下電催化乙炔加氫制乙烯

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員鄧德會、副研究員于良團隊提出室溫下直接用水做氫源的高效電催化乙炔加氫制乙烯新路徑。相關研究成果發表在《自然—通訊》上。

　　作為世界上產量最大的化工產品之一，乙烯主要來源于高溫石腦油裂解。鑒于我國富煤少油的資源稟賦，開發以煤基乙炔為原料的高效乙炔加氫制乙烯過程具有重要的戰略意義。然而，該反應通常需要在較高的溫度和壓力下進行，能耗大且容易導致乙炔的過度加氫到乙烷。此外，氫氣的大量消耗也增加了該反應的應用成本。因此，亟需開發一種更經濟、高效的低能耗乙炔加氫制乙烯方法。

　　研究中，該研究團隊提出了一種室溫電催化乙炔加氫制乙烯方法。相較于傳統熱催化方法，該過程在常溫常壓下直接把水作為氫源進行反應，從而避免了氫氣的額外供給。與基于可再生能源的電能結合，該過程提供了一種環境友好、廉價、高效的乙炔加氫制乙烯新路徑。團隊通過優化銅微粒催化劑，暴露更多的活性面來促進乙炔相對于氫的競爭吸附，并利用氣體擴散層，促進氣、液、固三相界面的形成以及乙炔的傳質。該過程在較低的電壓和較高的電流密度下，乙烯產物的法拉第效率高達83.2%，且幾乎無過度加氫產物乙烷的生成。原位表征和理論計算發現，銅表面向吸附態乙炔分子的電子轉移促進了乙炔的優先吸附和加氫，從而抑制了析氫副反應。該過程通過電子耦合質子轉移機制，實現了高選擇性電催化乙炔加氫制乙烯。

　　該研究為溫和條件下高效乙炔加氫制乙烯提供了新思路。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-27372-8