胺向腈的電催化轉化可以用作生物質升級,以輔助水電解中的氫合成。然而,實現有效的N─H/C─H鍵斷裂仍極具挑戰性。在此, 同濟大學Zhao Guohua利用正電子鎳活性位點通過增強N─H/C─H鍵斷裂來實現胺電氧化制腈與制氫的耦合。
本文要點:
1) 作者合成了具有正電子鎳活性位點的氮摻雜碳負載NiO納米顆粒,以實現電氧化胺到腈的高選擇性,并且整個反應的起始電勢低至1.32V。作者通過原位表征和理論計算證明,碳基質增強了胺中N-2p軌道和Ni-3d軌道之間的相互作用。
2) 此外,這有利于構建間接氧化中間態R-CH2NH2··NiO(OH)abs,并促進其逐步脫氫為腈。整個反應產生的氫氣是純水裂解的16.4倍,這有效促進了化工和能源利用的發展。
Xun Pan et.al Positive Electronic Nickel Active Site Enhances N─H/C─H Bonds Breaking for Electrooxidation of Amines to Nitriles Coupling with Hydrogen Production Adv. Energy Mater. 2024
https://doi.org/10.1002/aenm.202400374