基于可再生能源的乙炔温和电催化加氢制乙烯（E-HAE）是传统能源密集型工业过程的一种有吸引力的替代工艺，但由于竞争性析氢反应（HER）导致法拉第效率较低而具有一定的挑战性。
近日，厦门大学邓德会研究员，中科院大连化物所Liang Yu报道了开发了一种在常温常压下在碳负载的Cu微粒（MPs）上实现高效、选择性地电催化HAE（E-HAE）的工艺。与热催化方法相比，这种方法有利于在温和的条件下进行，并且与基于可再生电力的电还原水相结合是环保的，在电还原过程中，还原反应中原位产生氢，因此可以避免额外的H2供应，这是一条吸引人的炔烃半氢化路线。进一步，通过优化Cu催化剂，暴露出更多的活性面，有利于乙炔的优先吸附和加氢，从而抑制了氢气的吸附和析出。
文章要点
1）在阴极电位高于−0.6 V（vs. RHE）的条件下，通过调节电极电位来调节还原产物的选择性，可以完全避免乙炔过度加氢生成乙烷。进一步，通过在碳载体上涂覆一层微孔气体扩散层以促进传质，在−0.6 V（vs. RHE）下，获得了高达83.2%的法拉第效率（FEC2H4），总电流密度（J）为29 mA cm−2。−0.7 V（vs. RHE）下，JC2H4达到26.7 mA cm−2。在E-HAE工艺中采用连续气体流动法，与以往报道的封闭反应系统相比，法拉第效率和乙烯的总生成率都得到很大提高。
2）原位光谱表征结合密度泛函理论(DFT)计算表明，电子从Cu表面向吸附乙炔的转移促进了乙炔的吸附和加氢，同时抑制了竞争性析氢反应(HER)，促进了乙烯的脱附，从而实现了高选择性的乙烯生产。而电化学加氢通过电子耦合的质子转移途径进行，进一步加氢所需的活化能高于生成的乙烯的脱附，从而有效地抑制了乙烷的过度加氢。
本工作为通过E-HAE高效生产乙烯提供了一条可行的途径。
参考文献
Wang, S., Uwakwe, K., Yu, L. et al. Highly efficient ethylene production via electrocatalytic hydrogenation of acetylene under mild conditions. Nat Commun 12, 7072 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-27372-8
https://doi.org/10.1038/s41467-021-27372-8
