近日，我校化学学院兰亚乾教授团队在国际化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了最新研究进展（论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202520607），首次报道了利用太阳能驱动和海水作为电解液，通过调控COF催化中心及孔隙微环境，在催化过程中实现乙烯富集促进乙烯氧化，并将氧化产物进一步转化为更高附加值化学品。论文以“Efficient Solar-Driven Electrocatalytic Halogen-Mediated Ethylene Oxidation in Seawater by Metallophthalocyanine-Based COFs.”为题。硕士研究生张涵为第一作者，兰亚乾教授、路猛研究员和张云研究员为通讯作者，我校为第一完成单位。

乙烯( C2H4 )作为石化工业最重要的原料和结构单元，一直是化学和材料科学领域的研究热点。传统的工业乙烯氧化工艺在高温高压( 200 ~ 300℃, 1 ~ 3 MPa O2)下进行，造成了资源浪费和大量温室气体排放。相比之下，电化学合成方法提供了温和的反应条件(25℃和101KPa)，简化了工艺，并消除了额外的氧化剂，使其成为乙烯氧化的有前途的替代方法。然而，直接电化学乙烯氧化反应( EOR )面临着严峻的实际挑战，例如在水系电解液中不可避免的析氧反应(OER)，这导致了较低的法拉第效率(FE)。卤素介导的间接电催化乙烯氧化反应(EOR)为C2H4的转化提供了一种极具吸引力的策略，但仍然存在依赖贵金属催化剂，稳定性差和结构不明确等问题。因此，设计合成高稳定的新型过渡金属催化剂实现乙烯的高效转化并揭示反应机理具有重要意义。

基于此，兰亚乾教授/路猛研究员联合张云研究员设计了一系列基于金属酞菁基的共价有机框架材料(MPc-TABQ/TAB COF)。通过改变COF催化中心及调控孔隙微环境，在电催化过程中实现乙烯富集促进乙烯氧化，并将氧化产物进一步转化为更高附加值化学品。其中，利用太阳能为催化系统提供能量来源和海水作为电解液提供氯源实现氯介导的乙烯氧化反应生成2-氯乙醇(FEClCH2CH2OH=81.3 %)，随后在碱性条件下水解生成乙二醇(EG)，转化率达到70 %以上，贯彻了绿色电催化以及可持续发展的理念。而溴介导的乙烯氧化反应生成2-溴乙醇(FEBrCH2CH2OH=76.5 %)，随后在室温条件下2 -溴乙醇与CO2反应生成碳酸乙烯酯(EC)，转化率超过90 %。大量的实验表明金属酞菁基COFs在EOR过程中展现的高催化活性和高稳定性，并通过理论计算揭示了催化机理，为新型过渡金属催化剂的设计提供了重要参考。本工作通过将电化学过程与化学过程相结合，将乙烯转化为结构复杂且具有高附加值的化工产品，推进了可持续化学合成的发展。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202520607

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