Cu0-Cu+活性位点协同促进糠醛电化学加氢

本研究由邹玉琴教授(湖南大学化学化工学院)领导。通过使用一系列原位表征和密度泛函理论(DFT)计算来进行实验。

值得注意的是，实验结果表明，没有Cu +的Cu 0催化糠醛加氢反应具有缓慢的加氢速率和较差的选择性。相比之下，Cu 0 -Cu +活性位点在糠醛选择性加氢制备糠醇方面具有优异的性能。此外，这种催化优势表现出明显的电位依赖性，当电位降低导致 Cu + 比例降低时，糠醛选择性加氢性能会定期降低。

“铜基催化剂在糠醛电化学加氢生产糠醇方面表现出优异的催化性能。然而，真正的反应活性位点仍不清楚。混合价 Cu 氧化物催化剂表现出优异的糠醇选择性，但在催化过程中受到动态电催化剂表面的限制。原位捕获真实的反应活性位点，从而深入了解铜基催化剂糠醛电化学加氢活性的来源是必要的。这项工作可以为所有 Cu 基催化剂的有机物电催化加氢工艺的优化设计提供信息。” 邹说。

在此，通过原位 X 射线吸收光谱 (XAS) 跟踪制备的 CuO 纳米线在糠醛 ECH 作用下的氧化态。证实了在电氢化期间Cu 0和Cu +态的共存。而且，中毒实验证明了Cu+在糠醛ECH中的决定性作用。最后，通过密度泛函理论(DFT)计算分析了糠醛ECH在Cu(111)、Cu 2 O(111)和Cu0-Cu+上的反应能垒。得出CuO表面的Cu 0 -Cu +活性位点协同将糠醛转化为糠醇，以及Cu 0和Cu +各自的作用还揭示了：Cu +加速了糠醛的第二步加氢过程，而 Cu0 降低了糠醇脱附的能垒。