近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在电催化加氢研究方面取得新进展，系统揭示了表面羟基在不可还原氧化物上促进氢溢流过程中的关键作用。相关研究结果以“Electrocatalytic Hydrogenation Boosted by Surface Hydroxyls-Modulated Hydrogen Migration over Nonreducible Oxides”为题，于2025年2月在Advanced Materials发表，并入选Hot Topic: Surfaces and Interfaces。

加氢反应在化学工业中发挥着重要作用，广泛应用于有机化合物的转化与合成。其中，催化剂表面的活性氢覆盖度是影响加氢效率的关键因素之一。近年来，氢溢流效应（即活性氢从金属位点向载体的迁移）被认为能显著提升催化剂表面活性氢的浓度，从而提高反应效率。然而，在广泛应用于工业的不可还原氧化物（如SiO2）中活性氢的迁移受到限制，导致氢溢流效率较低。此外，如何在以水为氢源的电催化反应中实现高效的氢溢流，仍是当前研究的热点和难点。在理论计算的指导下，本研究设计了一种基于不可还原氧化物锚定的铜单原子催化剂（Cu1/SiO2），原位实验和理论研究表明，SiO2表面丰富的羟基可显著降低氢的迁移能垒，促进Cu单原子位点形成的氢中间体的溢出，从而增加活性氢在Cu₁/SiO₂表面的覆盖范围。以电催化加氢脱氯为模型反应，Cu1/SiO2催化剂的加氢脱氯活性是商用Pd/C催化剂的42倍。本研究证明了表面羟基作为氢的传输通道的可行性，为在不可还原氧化物载体上实现高效氢迁移提供了新的策略，并为设计先进的高选择性加氢电催化剂开辟了新的视角。

图. 表面羟基驱动不可还原性氧化物氢溢流助力电催化加氢

该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助，并获得中国科大超算中心、上海同步辐射光源以及合肥同步辐射光源的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202500371