近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院邱博誠(chéng)教授團(tuán)隊(duì)在化學(xué)化工類(lèi)頂級(jí)期刊《Angewandte Chemie International Edition》在線發(fā)表題為“Efficient Electrosynthesis of Dinitrile from Nylon-66-Derived Diamine Enabled by Highly Active Mn-O-Co Motifs in Spinel Oxides”的研究論文。該研究實(shí)現(xiàn)了以廢棄尼龍?jiān)鷰樵虾铣筛咧祷瘜W(xué)品己二腈，為己二腈的綠色合成提供了新方法，也為廢棄尼龍塑料的資源化利用開(kāi)辟了一條新途徑。

己二腈作為一種關(guān)鍵化工中間體，在能源存儲(chǔ)器件與聚合物合成等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。當(dāng)前工業(yè)上主要通過(guò)1,3-丁二烯氰化法制備己二腈，但該路線能耗高、依賴(lài)劇毒氫氰酸原料，存在顯著的環(huán)境與安全風(fēng)險(xiǎn)。

該研究發(fā)展了一種基于Mn摻雜的Co3O4（Mn-Co3O4）催化劑的新型電重整策略，用于從廢棄的尼龍-66塑料中高效合成己二腈。Mn與Co位點(diǎn)的協(xié)同作用有效活化了N-H鍵，從而驅(qū)動(dòng)Mn-Co3O4在200 mA cm−2的高電子密度下，實(shí)現(xiàn)了己二腈的高效合成，其法拉第效率高達(dá)93%，產(chǎn)生速率達(dá)0.87 mmol cm−2 h−1。

研究表明，Mn選擇性摻雜進(jìn)入八面體Co3+位點(diǎn)，構(gòu)建了高活性的Mn-O-Co結(jié)構(gòu)單元。在該單元中，Mn位點(diǎn)負(fù)責(zé)吸附己二胺分子，而相鄰的Co位點(diǎn)則主導(dǎo)生成活性羥基物種。這種Mn與Co位點(diǎn)之間的協(xié)同作用，有效促進(jìn)了己二胺氧化脫氫反應(yīng)，并同時(shí)抑制了在高密度電流下發(fā)生的競(jìng)爭(zhēng)性析氧反應(yīng)。此外，本研究通過(guò)酸水解結(jié)合雙電極電解，成功以廢棄扎帶為原料制備高純度己二腈，總收率達(dá)95%，展示了一條可擴(kuò)展的廢棄塑料高值化電合成路徑。

該研究以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士生楊沛諾，博士生馬盈鑫，都柏林圣三一大學(xué)郭旭耘博士，碩士生韓夢(mèng)想為共同第一作者。邱博誠(chéng)教授，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張寧教授，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院商健副研究員為共同通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目資助。