【JACS】湖南大学邹雨芹：调控界面水的吸附构型促进电催化炔醇半加氢

电催化炔醇半加氢反应是一种在常温常压下以水为氢源合成高附加值烯醇的绿色方法，其中2-甲基-3-丁烯-2-醇（MBE）是维生素E等的重要中间体，全球年需求约14万吨。当前铜基催化剂面临表面*H覆盖度过高，易引发竞争性析氢反应和过度加氢导致烯醇选择性低的问题。本研究目的旨在通过引入析氢惰性的金属铋来调控铜催化剂表面的*H覆盖度，提高炔醇半加氢性能。湖南大学邹雨芹团队采用无模板自组装结合电化学还原制备了双金属CuBi纳米颗粒。实验结果表明，CuBi催化剂在宽电位窗口下MBE选择性超过95%，并在无膜流动池中于100 mA cm⁻²电流密度下稳定运行216小时。原位红外光谱和密度泛函理论计算揭示，铋的引入改变了界面水的吸附构型，建立了强氢键水环境以抑制水解离速率，从而降低*H覆盖度；同时，铋促进反应物炔醇的吸附与活化，并有利于产物烯醇的脱附，从热力学和动力学双角度抑制了过度加氢。该研究为设计水系电解液中的高效炔醇半加氢电催化剂提供了界面微环境调控的新思路。