摘要：铜（Cu）基催化剂在电催化炔烃加氢方面表现出优异的性能，尤其是在选择性将炔烃加氢为烯烃方面。然而，由于富电子Cu0位点无法吸附和激活亲核的烯烃，因此Cu基催化剂很难实现将炔烃选择性电催化加氢为烷烃。

铜（Cu）基催化剂在电催化炔烃加氢方面表现出优异的性能，尤其是在选择性将炔烃加氢为烯烃方面。然而，由于富电子Cu0位点无法吸附和激活亲核的烯烃，因此Cu基催化剂很难实现将炔烃选择性电催化加氢为烷烃。

2025年4月24日，湖南大学邹雨芹、陈威在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Internal lattice oxygen sites invert product selectivity in electrocatalytic alkyne hydrogenation over copper catalysts》的研究论文，李梦雨、姜一民为论文共同第一作者，邹雨芹、陈威为论文共同通讯作者。

邹雨芹，湖南大学教授，国家优青。2009年、2012年本硕毕业于上海大学，2017年获得英国曼彻斯特大学博士，同年入职湖南大学，2021年担任教授。

邹雨芹教授近年来围绕有机分子电催化转化开展了一系列研究，剖析了催化剂与有机分子间作用机制，探究了有机电催化反应路径，并在此基础上，设计一系列高效催化剂。

陈威，湖南大学助理教授。2018、2023年获得湖南大学学士和博士学位，随后留校任教。

陈威的主要研究领域为研究有机分子电催化转化反应机理，解析电化学步骤和非电化学过程在有机电催化反应中的作用机制；调控电化学/非电化学步骤协同作用，开发有机电催化定向转化新体系。近年来以第一作者或通讯作者在Chem、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Nat. Sci. Rev.等期刊发表学术论文多篇。

在本文中，作者报告了一种含有内晶格氧原子的金属铜催化剂，用于引导炔烃加氢的选择性朝向烷烃。

内晶格氧原子保护Cuδ+位点在电催化炔烃加氢过程中免于被还原，从而使烯烃中间产物就能在稳定的Cuδ+位点上持续被吸附并转化为烷烃。

由于Cu0和Cuδ+位点之间的协同作用，含有内晶格氧原子的金属铜电催化剂在选择性炔加氢生成烷烃方面表现出极佳的选择性（2-甲基-3-丁烯-2-醇的选择性为94.9%）。

本研究为引导炔烃选择性加氢开辟了一条新途径，更重要的是它填补了Cu基催化剂选择性电催化炔烃加氢为烷烃的空白。

图1：选择性电催化炔烃加氢为烯烃的反应机制

图2：O-Cu NPs的形貌和结构表征

图3：Cu基催化剂的电催化性能

图4：反应机制的理论和实验研究

图5：内晶格氧原子在选择性电催化炔烃加氢为烷烃中的催化作用

图6：选择性电催化炔烃加氢的底物范围

综上，作者研究了一种含有内晶格氧原子的金属铜催化剂（O-Cu NPs），用于电催化炔烃加氢反应，实现了从炔烃到烷烃的高选择性转化，填补了Cu基催化剂在这一领域的空白。

该研究不仅为电催化炔烃加氢反应提供了新的选择性调控策略，还揭示了Cu基催化剂中Cu0和Cuδ+位点的协同作用机制，为设计高性能电催化剂提供了理论基础。

该催化剂在绿色化学合成中具有广阔的应用前景，尤其是在工业生产中用于合成高附加值的烷烃化学品，如丁烷-1, 4-二醇等。此外，其优异的稳定性和广泛的底物适用性使其有望在大规模电催化合成中得到应用。

Li, M., Jiang, Y., Chen, W.et al. Internal lattice oxygen sites invert product selectivity in electrocatalytic alkyne hydrogenation over copper catalysts. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58001-3.

来源：朱老师讲VASP