通过1,2-二氯乙烷的电化学脱氯制乙烯（EER）是一种很有前途且经济的策略。然而，该方法由于催化剂的反应性差，电解质中HCl的积累以及阳极处的低附加值副产物而严重受到阻碍。

有鉴于此，大连理工大学李新勇教授等人，成功制备了一种超薄双功能Fe-Nx-C单原子催化剂(SACs)，并分别作为EER和芳香族氯化反应(ACR)的阴极和阳极材料进行了研究。

本文要点

1）用一种简便且可扩展的方法成功地制备了具有丰富Fe-N₄位点的双功能超薄Fe-Nx-C单原子催化剂。通过利用Fe-Nx-C SACs作为电池中的阴极和阳极，开发了同时生产乙烯和芳族氯化物的策略，其中来自阴极区域的副产物HCl作为阳极区域的氯化试剂

2）所制备的单原子催化剂Fe-Nx-C SAC同时对EER和ACR同时显示出优异的电催化性能，并具有很高的乙烯和对氯苯甲醚选择性。DFT计算表明，Fe-N4位点对于乙烯的生产具有最低的能量势垒为0.44 eV，对CANI的产生具有最低的能量势垒为0.93 eV，因此，Fe-N₄位点作为EER和ACR的双功能催化位点。

3）第一性原理计算表明，Fe-N₄是乙烯和对氯苯甲醚生成的主要催化活性中心。阳极上的ACR耦合策略不仅可以加快EER的反应速度，而且为生产有价值的乙烯和芳香族氯化物提供了一种高效、原子经济的途径。

总之，通过在阴极和阳极使用双功能单原子催化剂同时生产高价值产品，对学术界和工业界都具有重要意义。

参考文献：

Guoqiang Gan et al. Ultrathin Fe−Nx−C Single-Atom Catalysts with Bifunctional Active Site for Simultaneous Production of Ethylene and Aromatic Chlorides. Nano Energy, 2020.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105532

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105532