利用可再生能源如太阳能、风能和潮汐能驱动的电化学还原是替代高碳氢化的新兴途径，具有绿色安全、条件温和和控制精确的特点。近年来，电氢化技术取得了巨大进步，包括CO₂或CO氢化制烯烃；硝酸盐氢化制NH₃；乙腈氢化制乙胺等。然而，目前的研究主要集中于材料配位结构对性能的影响，对加氢机制的认识不够深入。

图1. 乙腈电还原的机制确定方法、机制转变原因，以及ECH机制的优化策略

近日，武汉大学肖湘衡课题组在ACS Catalysis上发表了题为“Unraveling two pathways for electrocatalytic acetonitrile reduction”的研究论文。论文选取Ni基催化剂上乙腈的电还原作为模型反应，采用原位电化学测试并耦合DFT理论计算，对电加氢过程中的两种机制展开研究。该工作首先确定了Ni基催化剂上乙腈电加氢过程中存在两种不同的机制，即Ni上PCET过程加氢的DER机制，NiO与Ni/NiO上H*加氢的ECH机制。并进一步耦合DFT、原位拉曼以及软XAS分析结果，解析出电子结构调制引起的底物分子吸附构型的转变是不同样品加氢机制转变的本质原因。同时，根据原位与动力学测试，还发现了ECH机制的优化策略，除了通过调节电子结构增加反应物在催化剂上的覆盖率外，Tafel位点（Ni/NiO界面）的构建也能大大加速加氢动力学。本研究加深了电加氢基本机制的理解，为高效电加氢催化剂的设计提供了指导。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c00621

                                                 （ 通讯员：张琪）