第一作者:周奕揚,段睿智通訊作者:丁春梅,李燦通訊單位:中國科學院大連化學物理研究所,中國科學院大學李燦,中國科學院院士、第三世界科學院院士,中國科學院大連化學物理研究所研究員、博士生導師,潔凈能源國家實驗室(籌)主任,中國科學技術大學化學與材料科學學院院長,催化基礎國家重點實驗室主任。(信息來源:https://baike.baidu.com/item/%E6%9D%8E%E7%81%BF/24862?fr=ge_ala)丁春梅,中國科學院大連化學物理研究所碩士生導師,副研究員。獲獎情況:中科院“青年創新促進會”會員(2022);遼寧省興遼英才計劃“青年拔尖”人才(2020);大連市青年科技之星(2019);大連市優青(2023)科技部重點領域創新團隊成員(2018,排名7/10)。研究方向:光電催化分解水制氫、人工光合成電催化暗反應研究。(信息來源:http://www.canli.dicp.ac.cn/info/1055/4824.htm)論文速覽人工合成氨基酸是一類重要而具有挑戰性的課題。有機酸和氮源之間的電催化C-N耦合為實現這一目標提供了機會,但在氨基酸生產中C-N鍵的形成仍存在困難。本論文報道了使用混合催化劑鈷酞菁(CoPc)錨定在碳納米管(CNT)上(CoPc/CNT),通過電催化C?N耦合從硝酸鹽和α-酮酸合成氨基酸(包括丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸和纈氨酸)。CoPc/CNT催化劑在合成丙氨酸時的法拉第效率(FE)高達61%。研究表明,提高硝酸鹽還原為羥胺的效率是氨基酸合成中C-N鍵形成的關鍵。圖文導讀圖1:CoPc/CNT的電催化性能。圖2:CoPc/CNT在(NO3–+Pyr)RR中的電催化性能。圖3:中間體、pH值影響及機制。圖4:不同催化劑在NO3–RR和(NO3–+Pyr)RR中的性能以及密度泛函理論(DFT)計算。圖5:催化機制。總結展望 本研究開發了高效的電催化系統,使用CoPc/CNT混合催化劑在水溶液中從硝酸鹽和α-酮酸合成氨基酸。實現了高達61%的丙氨酸法拉第效率和42 mA cm-2的局部電流密度。CoPc/CNT的雙功能特性成功地將串聯反應引向氨基酸的生產。硝酸鹽還原為羥胺(NO3–RR)至NH2OH的過程被證明是C-N形成和氨基酸合成的速率決定步驟。這項工作為增強NO3–RR至NH2OH提供了方法,為電催化氨基酸合成中的C-N偶聯提供了新的視角。文獻信息標題:Amino Acid Synthesis through C-N Coupling between α?Ketoacids and Hydroxylamine from Nitrate Reduction期刊:ACS CatalysisDOI:10.1021/acscatal.4c01793