以水为氢源，使用低成本的无贵金属催化剂将炔烃电催化半加氢制烯烃是一种理想的途径，但由于其过度加氢生成不需要的烷烃而具有挑战性。

近日，天津大学张兵教授报道了提出了一种可提高活性氢物种（H*）和弱吸附烯烃以实现高活性和高选择性的电催化炔烃半加氢的策略。这些因素使硫掺杂和吸附的低配位Cu成为实现以水为氢源的与电位和时间无关的炔烃选择半加氢的理想阴极催化剂。

文章要点

1）研究人员首先采用原位电还原CuS纳米线阵列/泡沫铜(CuS NAs)，成功制备了一种表面硫掺杂和吸附的Cu纳米线海绵（Cu-S NSs）。非原位和原位相结合的结果揭示了CuS→Cu₈S₅→Cu₂S→低配位Cu表面掺杂和吸附硫（Cu-S-NSs）的转化过程。

2）实验和理论结果表明，Cu-S NSs表面吸附的硫与水化K⁺相互作用形成S-^δ--K⁺(H₂O)_n网络，有助于H₂O解离为吸附的活性H*物种。而晶格掺杂硫通过弱化烯烃吸附，对控制烯烃的高选择性起决定性作用。此外，表面硫的存在也不利于烯烃的进一步加氢，这是决定Cu-S NSs上具有烯烃高选择性的另一个关键因素。

3）该方法对各种底物均表现出良好的适应性，且对一些易脆官能团（如C-Br、C=O）保留较好。此外，实现了高产率、高选择性、高氘比的氘代烯烃简易合成。同时，表面硫修饰方法还可以促进电化学加氢脱卤，突出了该策略的普遍性。

这项研究不仅揭示了硫修饰的过渡金属对炔烃高选择性半加氢反应的活性和选择性来源，也为设计和合成低成本纳米结构电极提供了一个范例，即通过对其他电催化加氢反应的原位电化学处理。

参考文献

Wu, Y., Liu, C., Wang, C. et al. Converting copper sulfide to copper with surface sulfur for electrocatalytic alkyne semi-hydrogenation with water. Nat Commun 12, 3881 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-24059-y

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24059-y