《Angew. Chem. Int. Ed.》发表我院孔杰教授、李家源副教授关于PEM反应器电催化乙腈加氢的研究成果

近日，化学与化工学院孔杰教授、李家源副教授团队联合太原理工大学章日光教授等在《Angewandte Chemie International Edition》期刊在线发表题为《Spillover-Mediated H* Redistribution Promotes Electrocatalytic Acetonitrile Hydrogenation in PEM Reactors》的研究论文。

电催化乙腈加氢技术（EAH）以水为氢源，在温和条件下可实现乙胺合成。但EAH技术目前面临核心挑战：乙胺生产速率低、析氢（HER）竞争反应严重、能耗高，严重限制了其工业化应用。因此，开发先进电催化剂并匹配有效反应器至关重要。本文设计合成了钯–铜杂化催化剂，实现了氢溢流介导的活性氢（H*）再分配机制：H*由高氢覆盖度的钯溢流扩散至低氢覆盖度的铜，钯上H*覆盖度降低可抑制HER同时保持高效EAH，铜上氢覆盖度的提高可促进EAH且不会引发显著HER。将催化剂应用于质子交换膜（PEM）电解池系统可实现100小时乙胺连续电合成，在低能耗（3.55 kWh kg⁻¹）条件了下获得了超高乙胺生产速率（6160.0 ± 119.1 mmol g_cat⁻¹ h⁻¹）及法拉第效率（94.2 ± 1.6 %）。该工作可推动加氢电催化剂设计及相关技术的发展。

图文简介：

图1. 催化剂设计理念

图2. 催化剂表征

图3. 催化剂性能及PEM反应器表现

该项工作得到了国家自然科学基金青年项目（C类）的资助支持。化学与化工学院博士后黄珊、韩冰莹（太原理工大学）、刘烨（太原理工大学）为共同第一作者，孔杰教授、李家源副教授、章日光教授（太原理工大学）为共同通讯作者。

论文信息：

Shan Huang⁺, Bingying Han⁺, Ye Liu⁺, Zijie Cheng, Huibin Ge, Lianbing Zhang, Riguang Zhang,* Baojun Wang, Jie Kong,* and Jiayuan Li*. Spillover-Mediated H* Redistribution Promotes Electrocatalytic Acetonitrile Hydrogenation in PEM Reactors, Angewandte Chemie International Edition, 2025, 10.1002/anie.202512654.

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202512654

图文：李家源

审核：姚东东