图水为氢源的高效高选择性乙炔半氢化制乙烯

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21871206）资助下，天津大学张兵教授团队在基于煤衍生的乙炔电催化半氢化制备乙烯研究方面取得进展。研究成果以“经济可行的高产率、高选择性电催化制备乙烯（Economically viable electrocatalytic ethylene production with high yield and selectivity）”为题，于2023年3月9日在线发表在《自然•可持续性》（Nature Sustainability）期刊上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41893-023-01084-x。

　　乙烯产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。传统乙烯生产过程存在能耗高、碳排放高、对石油依赖度高等问题。基于我国“富煤”的资源禀赋，发展以煤为碳源、水为氢源的电催化半氢化制乙烯策略，有助于实现煤的绿色资源化利用，服务“双碳”发展目标。但是，该策略目前仍面临严重的析氢竞争、乙烯过氢化副反应、可盈利目标不明确等挑战。

　　张兵团队通过经济技术分析，结合设定的可盈利目标对催化剂进行精准设计：选用能减弱乙烯吸附的Cu催化剂抑制过氢化的竞争，提升乙烯选择性；借助理论计算证实富含不饱和位点的纳米铜不仅能促进水的活化，还可以增大析氢反应能垒，提高乙烯的法拉第效率。利用限域溶解与界面电合成策略，电沉积制备了3-5 nm铜负载气体扩散电极。在0.5 A cm^-2的工业级电流密度下，实现了97.7%的乙烯法拉第效率、较宽电位范围内近100%的乙烯选择性，以及长达54 h的电极循环稳定性。全生命周期碳排放分析表明该策略具有良好的碳减排潜力。

　　该研究不仅为高收率、高选择性的乙烯生产提供了新途径，还为水作氢源的电催化转移氢化催化剂的设计与合成提供了范例。