近日，国际知名期刊Angewandte Chemie（《德国应用化学》）在线刊发了我院朱玉荃博士以“Modulating the Coverage of Adsorbed Hydrogen via Hydrogen Spillover Enables Selective Electrocatalytic Hydrogenation of Phenol to Cyclohexanone”（利用氢溢流效应，实现电催化苯酚选择性加氢制环己酮）为题的学术论文。我院朱玉荃博士为论文共同通讯作者，清华大学、湖北师范大学分别为论文第一、第二通讯单位。Angewandte Chemie International Edition由Wiley出版社1962年创办，是化学领域的权威期刊，SCI中科院大类一区TOP期刊，最新影响因子为16.6。
环己酮是用于合成聚合物的重要工业原料，选择性电催化氢化（ECH）苯酚是一种生产环己酮的可持续途径。然而，由于苯酚过度加氢会生成环己醇以及存在竞争析氢反应（HER），使得实现高选择性和法拉第效率（FE）生产环己酮仍具有挑战性。本工作报道了一种利用氢溢流效应调节吸附氢（Hads）覆盖度，实现电催化生物质衍生苯酚选择性加氢制环己酮的策略。
通过制备锐钛矿二氧化钛（TiO2）负载铂（Pt）纳米颗粒，调节Pt表面Hads的覆盖度，获得了94%的环己酮选择性和63%的环己酮FE。机理研究表明，TiO2载体诱导了Hads从Pt到TiO2的迁移，降低了Pt表面的Hads覆盖度，有效抑制了环己酮的过度加氢和HER，从而提高了环己酮的选择性和FE。为了深化机理认识，采用暴露不同晶面并具有不同氢溢流能力的锐钛矿TiO2开展研究，建立了氢溢流强度与环己酮选择性之间的标度关系。最后，展示了该策略对其它可还原氧化物（如金红石TiO2、二氧化铈和三氧化钨）作为Pt载体的普适性，均可提高环己酮选择性。这项工作展示了一种利用热催化中广泛报道的氢溢流效应，有效调控电催化加氢反应选择性的策略。
Pt/TiO2和Pt/C-com上苯酚选择性加氢制环己酮机理
论文信息：
Modulating the Coverage of Adsorbed Hydrogen via Hydrogen Spillover Enables Selective Electrocatalytic Hydrogenation of Phenol to Cyclohexanone
Yuanbo Liu1, Kaiyue Ji1, Xi Wang, Qiujin Shi, An-Zhen Li, Zhuoqun Yin, Yu-Quan Zhu*, Haohong Duan*
Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202419178.
DOI: 10.1002/anie.202419178
