随着化石资源的日益枯竭，环境保护和可持续发展认识和需求的不断提高，传统化学工业正面临严峻的产业技术升级，相关领域迫切需要节能环保的绿色化学工业过程以满足逐渐增长的人口和能源需求。纳米碳催化材料具有结构简单易控、反应条件温和、储量丰富，以及使用过程环保性高等优势，在烷烃脱氢、有机物选择性氧化以及氧气电化学还原等多种重要的化学反应过程中均展现出可观的催化活性，被认为是传统金属（尤其是贵金属）或金属氧化物催化材料的有效替代品或有益补充。随着纳米碳材料制备和表征技术的发展，非金属纳米碳催化逐渐成为材料和催化领域内最活跃的研究方向之一。

图：聚多巴胺/碳纳米管复合材料制备过程示意图及其在乙苯直接脱氢反应中的表现

近期，中国科学院金属研究所齐伟研究员团队在充分认识碳催化烷烃脱氢反应机理和催化材料结构-功能关系的基础上，发展了一种高效复合非金属纳米碳催化材料制备的新方法，并将该催化材料应用于乙苯直接脱氢生成苯乙烯的反应体系中，实现了优异的催化反应效果。在该项研究工作中，作者利用多巴胺在碱性溶液中易于聚合并包覆在材料表面的特性，采用简单的合成方法制备获得聚多巴胺/碳纳米管复合材料。催化反应动力学结果表明聚多巴胺修饰使得碳纳米管催化乙苯直接脱氢反应本征活性提升8倍以上。相关结构表征结果证明聚多巴胺向纳米碳材料表面的电子转移提高了其表面氧物种的亲核性，增强了催化活性中心活化、断裂C-H键的能力，从而提高了纳米碳材料催化乙苯脱氢反应的本征活性。这项研究工作为新型高效非金属纳米碳催化材料的设计制备提供了新的思路，相关反应动力学和结构表征研究方法也为碳材料在催化、能源领域的应用提供有力的借鉴和参考。

相关论文在线发表在ChemCatChem上，DOI: cctc.201900146

论文作者为：Siyuan Tian, Pengqiang Yan, Fan Li, Xuefei Zhang, Dangsheng Su, and Wei Qi*

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201900146