近日，我校化学与材料科学学院稀土能源催化团队在电合成领域取得重要研究进展。相关成果以“Atomic Eu‐Mediated Acetonitrile Adsorption Configuration Switch Drives Long‐Term and Ampere‐Level Electrosynthesis of Ethylamine in AEM Electrolyzer”为题发表于材料领域国际权威期刊《Advanced Materials》。我校付更涛教授、青年教师李梦和日本东本大学李昊教授为论文共同通讯作者，博士生都焓、博士后王轩为第一作者。

乙胺是一种重要的基础化学品，广泛应用于医药、农药、染料及精细化工产品合成。传统的乙胺制备多依赖高温高压下的热催化反应，过程能耗高、操作复杂且副产物多。相比之下，电化学还原法利用可再生电能驱动反应，在常温常压下实现氢化过程，是一种绿色可持续的替代途径。然而，在工业电流密度下，乙腈电化学氢化常面临析氢反应竞争严重、反应中间体吸附不稳定及产物选择性低等瓶颈。如何在高电流条件下实现高选择性、高稳定性的乙胺合成，是该领域亟需解决的关键科学问题。

针对上述瓶颈问题，团队设计并开发了一种稀土铕（Eu）原子修饰的氧化亚铜（Cu2O）电催化剂用于高效乙腈电催化加氢制乙胺。该催化剂在阴离子交换膜电解槽中，于安培级电流下展现出卓越的活性与稳定性，乙胺法拉第效率高达98.1%，产率达2253.2 μmol h^-1 cm^-2，在2 A电流下连续运行420小时，其催化性能无明显衰减，目前是该反应在工业级电流条件下最长稳定运行时间。所合成的乙胺产物能够直接应用于多种高附加值含氮化合物的合成，为从基础化学原料到精细化学品的绿色连续合成提供了可行路径。

图1. Eu-Cu2O在乙腈电催化加氢制乙胺的电化学性能

通过原位表征与理论计算证明：Eu的引入调控了Cu位点的电子结构，将关键中间体乙腈的吸附构型从多位点平面π吸附转变为N端垂直吸附。这一重构降低了亚胺加氢步骤的能垒，引导反应沿最优质子化路径进行，同时增强了质子加氢动力学，有效抑制了析氢反应。该工作为稀土调控乙腈加氢机理提供了基础见解，为安培级乙胺电合成提供了重要参考。

图2. 理论计算解析稀土在AN-ECH中的增强机制

该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省基础研究计划、江苏省重大科技项目、日本学术振兴会及南京市“U35”强基工程等项目的资助。

论文链接：http://doi.org/10.1002/adma.202521105。