近日，我院范凤茹教授课题组在甲烷接触电催化选择性偶联领域取得新进展。相关成果以“Ni3(HITP)2@PTFE Molecular Fence Enables Selective C2 Coupling in Methane Contact-Electro-Catalysis”为题，在线发表于《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.，DOI：10.1002/anie.9047186），并被选为热点论文（Hot Paper）。
甲烷是天然气的主要成分，将其直接转化为乙烷、乙烯等化工原料具有重要意义。接触电催化通过机械作用下的固液界面接触起电，在温和条件下驱动甲烷转化。然而，传统聚合物界面对反应中间体的调控能力有限，生成的甲基等中间体易扩散或进一步氧化，反应多趋向于C1含氧产物。如何协同调控甲烷活化与中间体偶联，是提高C2产物选择性的关键。针对上述问题，研究团队在聚四氟乙烯（PTFE）表面组装二维导电金属有机框架Ni3(HITP)2，构筑兼具Ni–N4活性位点与多孔限域微环境的分子围栏界面。在常温常压、超声驱动条件下，Ni3(HITP)2@PTFE的C2生成速率达到0.58 mmol g-1 h-1，为纯PTFE的4.1倍；C2选择性由20.1%提高至82.4%。
结合电子顺磁共振、原位红外光谱及理论计算，研究团队提出了活性位点与分子围栏协同调控反应路径的机制：界面Ni–N4位点促进氧气活化及活性氧物种的利用，推动甲烷活化；多孔Ni3(HITP)2层增强甲烷局部富集，其限域微环境有利于甲烷衍生中间体在界面附近保留，提高碰撞与偶联概率，从而促进C2产物生成。该工作将活性位点设计与界面微环境调控相结合，为温和条件下甲烷选择性碳碳偶联提供了新的研究思路。
本工作在范凤茹教授指导下完成。我院2025级博士研究生申传奇为论文第一作者。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFA1509000）、国家自然科学基金（225B2210、22572160）及北京纳米能源与系统研究所开放课题（GS2025ZD004）等资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.9047186
