本站讯(通讯员 刘晓聪)水是绿色、廉价、安全的氢/氧载体。电催化水分解会产生高活性氢(H*)/氧(OH*、O*、OOH*)中间体,利用原位产生的活性氢/氧中间体与有机物反应,可在常温常压下实现有机物的氢化和氧化。该策略可避免传统方法因使用氢气/氧气及其它昂贵或难处理的氢/氧化试剂带来的环境、安全和成本问题,为高值、精细化学品的合成提供了一种绿色、温和、高效、安全和原子经济性的方法,对助力实现“双碳”目标的具有重要意义。当前,水相绿色电合成已成为前沿研究领域。
近日,在Nature系列大子刊《Nature Reviews Chemistry》(影响因子34.571)上刊出了以天津大学英才副教授刘翠波为第一作者、天津大学分子+研究院为第一单位的水相绿色电合成指导性综述,以“水为氢/氧源的电催化有机氢/氧化反应”为题,详细阐述了涉水电催化氢/氧化反应的常用电极类型、原位/准原位表征技术、性能评价标准、电极设计原则、微环境调控规律及阴阳成对反应的匹配原理,同时深刻展望了该热点研究领域的未来发展趋势。这不仅为设计高效电催化剂和催化体系提供了指导,而且为传统以“试错”法筛选电极和体系提供了借鉴,同时也将为从事水相电化学氢/氧化反应的初学者提供基础(图1)。
![图片21 图片21](https://article.tju.edu.cn:9009/storage/BEC4D7883A23F9396F0114CAA490B5BD)
图1以水为氢/氧源的电催化氢/氧化反应
此外,鉴于课题组的系统研究工作,还受邀在化学顶刊个人进展综述《Accounts of Chemical Research》上撰写综述论文,系统总结课题组在以水为氢/氘源的电催化有机氢/氘化反应上的研究进展。
相关研究工作得到了国家重点研发计划项目(2023YFA1507400)和国家自然科学基金青年基金项目(22001192)及面上项目(22371205、22271213、21871206)的支持。
论文详情:
1.Cuibo Liu, Fanpeng Chen, Bo-Hang Zhao, Yongmeng Wu, Bin Zhang*. Electrochemical Hydrogenation and Oxidationof Organic Species involving Water.Nat. Rev. Chem.2024,
https://doi.org/10.1038/s41570-024-00589-z
2.Cuibo Liu, Yongmeng Wu, Bohang Zhao, Bin Zhang*. Designed Nanomaterials for Electrocatalytic Organic Hydrogenation using Water as the Hydrogen Source.Acc. Chem. Res.2023,56(13), 1872–1883,
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.3c00192
![图片22 图片22](https://article.tju.edu.cn:9009/storage/C654ED3CB692CA9861E3A72EA705D835)
刘翠波,天津大学“北洋学者英才计划”副教授,特聘研究员,博士生导师。2020年6月入职天津大学,主要研究方向是以重水为氘源的电催化氘代合成化学。近五年,以一作和通讯作者(含共同)在Nat. Rev. Chem.、Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Sci. Adv.、Nat. Commun.(4)、Angew. Chem. Int. Ed.(5)、Adv. Mater.(2)、Natl. Sci. Rev.、ACS Catal.(3)、CCSChem.等期刊发表论文50余篇。以合作者在Nat. Sustain.、Nat. Catal.等期刊发表论文多篇。主持国家自然科学基金青年基金和面上项目,参与国家重点研发计划子课题。入选2023年度“全球前2%顶尖科学家榜单”。获2023年度天津市自然科学一等奖(排名第三)及2023年度天津大学自然科学类科技创新奖二等奖(排名第四)。担任Materials、Current Alternative Energy和International Journal of Green Technology等期刊的编委及Nat. Catal.、Nat.Commun.等期刊的审稿人。
(编辑 刘延俊 段智馨)