Efficient Electrocatalytic Semi‐Hydrogenation of Alkynes by Interfacial Engineering of Atomically Precise Silver Nanoclusters

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作者
Zhipu Zhang,Rongrong Yin,Ziyang Song,Manxi Zhang,Bihan Zhang,Shanshan Lu,Qiaofeng Yao,De‐en Jiang,Jianping Xie,Wenping Hu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (20): e202500389-e202500389 被引量:14
标识
DOI:10.1002/anie.202500389
摘要

Abstract Owing to its green energy and hydrogen sources, electrocatalytic semi‐hydrogenation of alkynes is an attractive alternative for industrial alkene production. However, its broad application is hindered by low selectivity and low Faradaic efficiency (FE) due to side reactions like over‐hydrogenation to alkanes. Here, we demonstrate that atomically precise Ag 25 (MHA) 18 nanoclusters (NCs) can electrocatalyze alkyne semi‐hydrogenation with 98 % conversion, 99 % selectivity, and 85 % FE, in a broad substrate pool. This is achieved by engineering the local environment at the catalytically active sites. We leverage amphiphilic MHA (6‐mercaptohexanoic acid) ligands to pre‐concentrate water molecules and alkynes near the ligand‐layer/Ag 25 interface. Long‐chain ligands can disrupt the hydrogen‐bond network at the interface, the high negative charge of Ag 25 can attract weakly hydrogen‐bonded water through counterions and promote the generation of active hydrogen (H*), while the enzyme‐like catalytic pockets on the surface of Ag 25 NCs facilitate adsorption of terminal alkynes via σ‐bonding to the surface Ag atoms. Density functional theory calculations confirmed the preference of the σ‐bonding model of alkyne and further revealed the facile release of product alkene. This work not only exemplifies an atomically precise interface engineering strategy to control the local environment of active sites for optimized activity and selectivity.
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