利用乙烯生產(chǎn)聚合物需要對乙烯原料中的乙炔污染物進行充分的凈化。通過乙炔熱加氫來完成需要高溫、H₂氣體的外部進料和貴金屬催化劑，但其不僅昂貴且耗能，而且容易過度氫化成乙烷?；诖耍?strong>美國西北大學(xué)Emily A. Weiss（通訊作者）等人報道了一種光催化系統(tǒng)，該系統(tǒng)在非競爭（無乙烯共進料）和競爭（乙烯共進料）條件下以≥99%的選擇性將乙炔還原為乙烯，并且在后一種工業(yè)相關(guān)條件下轉(zhuǎn)化率接近100%。在室溫下，作者實現(xiàn)了高選擇性、可見光驅(qū)動的乙炔催化轉(zhuǎn)化為乙烯，并且無需Pd和H₂氣體。

其中，水是質(zhì)子源，而富含地球的金屬鈷（Co）以鈷卟啉分子的形式存在，[{meso-tetra(4-sulfonatophenyl)porphyrinato}cobalt(III)]（CoTPPS）是催化劑。該催化劑被三（2, 2′-聯(lián)吡啶）二氯釕(II)六水合物（[Ru(bpy)₃]²⁺）光敏化（相對于飽和甘汞電極（SCE）的還原電位為-1.33 V），或者在不犧牲選擇性的情況下，由無貴金屬介孔石墨氮化碳（mpg-CN）（激發(fā)態(tài)還原電位為-1.50 V vs. SCE）。兩種敏化劑都具有吸收可見光并隨后從激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)移電子以產(chǎn)生Co(I)活性物種質(zhì)的能力（Co^II/Co^I還原電位為 -0.92 V vs. SCE）。這些特征和使用水作為質(zhì)子源在選擇性和可持續(xù)性方面提供了優(yōu)于當(dāng)前氫化技術(shù)的優(yōu)勢。

乙烯（C₂H₄）是通過蒸汽裂解獲得，通常含有約1 vol%的乙炔（C₂H₂）污染物。乙炔對下游聚合催化劑有毒，通常使用貴金屬（Pd）基催化劑通過催化熱加氫去除，但是存在價格昂貴和選擇性較差等問題。此外，傳統(tǒng)的熱加氫在安全性和可持續(xù)性方面也存在缺點：它是在H₂氣氛中進行的能量密集型（高壓、高溫）熱化學(xué)反應(yīng)，其中通常需要過量的H₂，并且必須將過量的H₂避免可能的熱失控過程?；谖锢砦降囊胰布兓枪?jié)能的，但會浪費分離的乙炔，而不是將其轉(zhuǎn)化為有價值的乙烯。

總之，在光合作用級聯(lián)反應(yīng)發(fā)展到足以從CO₂原料中生產(chǎn)乙烯前，需要以盡可能低的能源足跡生產(chǎn)這種重要的商品化學(xué)品。該系統(tǒng)將乙炔還原為乙烯，與目前的加氫技術(shù)相比具有以下個優(yōu)勢：（1）在富乙烯氣體原料中的轉(zhuǎn)化率接近100%，在非競爭性（無乙烯共進料）和競爭性（乙烯共進料）條件下的選擇性為≥99%，后者具有工業(yè)相關(guān)性；（2）在室溫下，使用光和水代替高溫和外部H₂；（3）在催化劑中使用地球上豐富的Co，其不僅與基準(zhǔn)光敏劑[Ru(bpy)₃]²⁺，但也有廉價和有機的mpg-CN。該光還原策略具有可持續(xù)性、穩(wěn)定性和選擇性，足以補充（如果最終無法替代）熱加氫以產(chǎn)生聚合物級乙烯。

Selective visible-light photocatalysis of acetylene to ethylene using a cobalt molecular catalyst and water as a proton source. Nature Chemistry, 2022, DOI: 10.1038/s41557-022-00966-5.