催化剂，在化学工业中发挥着至关重要的作用，大到战略物资如煤、石油的加工，小到衣服、塑料等日用品的生产都离不开它。而在催化剂家族中，过渡金属元素（如金、钯、铁、钴等）堪称"全能选手"。之所以如此厉害，是因其独特的电子结构就像一套多功能工具箱：于d轨道中排布的电子就像精密的扳手，能够以不同方式"抓取"和"改造"反应物分子；灵活多变的化合价则令它们在反应中能切换不同身份帮助化学键重组。
但这些明星催化剂大多是贵金属，稀有且昂贵。科学家们正在研发新一代"平替"，试图用常见金属甚至非金属材料来替代它们。因此发展廉价的非过渡金属催化剂是催化领域的研究前沿，不仅有助于降低生产成本、提高资源利用效率，亦能促进催化剂设计的变革与创新，为理解复杂的催化反应过程提供新的思路和工具。
近日，甬江实验室金属氢化学与能源催化研究组围绕碱（土）金属氢化物材料的设计与合成，发展了一系列新型非过渡金属催化剂，并将其应用于温和条件下的炔烃选择性加氢反应和苄位氢氘交换反应。相关研究成果近期先后在催化领域权威期刊 Journal of Catalysis 和国际综合性期刊Nature Communications 发表。
doi.org/10.1016/j.jcat.2024.115851
doi.org/10.1038/s41467-025-57207-9
非贵金属催化剂新突破：KH/MgO实现低温高效炔烃选择性加氢
在石油化工中有一个名为“炔烃选择性加氢”的重要过程，这一过程可以去除烯烃原料气中的少量炔烃杂质，避免这些炔烃对后续生产中使用的催化剂造成损害。此外，该反应是药物、香料、维生素等精细化学品合成过程中的关键步骤，具有重要的应用价值。这一反应通常使用金属钯作为催化剂，但容易导致炔烃反应物过度加氢，生成不需要的副产物。
针对这一问题，甬江实验室金属氢化学与能源催化研究组提出了一种创新的解决方案。该团队利用熔点较低的碱金属钾，通过一种叫做熔融浸渍的方法，把钾沉积在氧化镁载体表面，并同时进行氢化处理，合成出了一种新的非过渡金属催化剂KH/MgO。这种催化剂在室温下就能活化并解离氢气，在相对低温低压的条件下（温度低于80℃，压力小于2MPa），能够有效地将一些重要的炔烃分子选择性地转化为烯烃，且生成的烯烃多为反式构型，这意味着它与传统的催化体系工作方式不同。
该工作丰富了炔烃选择性加氢催化剂体系，基于非过渡金属氢化物材料组成与结构的多样性，为寻找高效的炔烃选择性加氢催化剂提供了更多可能。
相关研究成果以“Magnesium oxide-supported potassium hydride as a transition-metal-free catalyst for the selective hydrogenation of alkynes”为题发表于催化领域权威期刊 Journal of Catalysis。甬江实验室为该工作唯一完成单位，张西伦博士为论文第一作者，常菲研究员为通讯作者。
钡基催化新范式：室温无导向基团实现氘代化合物精准合成
氘标记的化合物被广泛应用于化学、材料和生命科学领域。在化学研究中，氘代化合物用作示踪剂和研究反应动力学的工具；在药物研发中，氘代可以改善药代动力学、降低毒性和增强疗效；在材料科学中，氘代可以提高光电材料的发光效率和稳定性，延长器件的使用寿命。因此，发展经济、高效、高选择性的氘代化合物合成方法具有重要理论价值和现实意义。
传统的制造氘代化合物的方法通常需要使用铱、铁、钴等贵金属或过渡金属催化剂，并且需要添加特定的导向基团来帮助反应发生，这使过程复杂且成本较高。
近期，甬江实验室金属氢化学与能源催化研究组与中科院大连化物所、华中师范大学、厦门大学、复旦大学等单位相关团队合作，用钡这种非过渡金属创制了一个特殊的BaH/MgO催化剂。这个催化剂可以在不添加任何导向基团的情况下，直接使用氘气作为氘源，在室温下就能高效地将甲苯等化合物中特定位置的氢原子替换为氘原子。
这项技术不仅效率高，而且适用范围广泛，对多种化合物均表现出良好的效果。该工作首次在室温条件下实现了苄位氘代化合物的高效合成，为发展金属氢化物材料的原子级高分散方法提供了新思路。相关成果以“Fabrication of atomically dispersed barium hydride catalysts for the synthesis of deuterated alkylarenes”为题发表于国际综合性期刊 Nature Communications，甬江实验室和中科院大连化物所为该工作共同通讯单位，甬江实验室常菲研究员和大连化物所郭建平研究员为论文共同通讯作者。
催化是发展可持续洁净能源技术的基础科学。将可再生能源进行存储，并实现储能分子的高效转化和利用，是国家能源战略与安全的重大需求。“我们团队面向能源转化与清洁利用的重大需求，发展金属氢化物催化材料，探索温和条件下能源分子高效活化与定向转化的新原理、新方法。” 常菲表示。
甬江实验室金属氢化学与能源催化研究组
科普一下
金属氢化物
如果把化学反应比作一场舞会，催化剂就是帮分子们"破冰"的社交达人。而金属氢化物这类材料，更像是自带"氢气钥匙"的超级红娘——它们不仅能加速反应，还能精准匹配分子间的"舞伴"。
