高效电解制备糠胺：新型铜原子催化剂与优化电解装置

糠胺是农药、医药等精细化学品的关键原料，但目前工业上主要依靠高温高压、高能耗、高排放的传统热化学法（使用氨气和氢气），不仅成本高，还依赖化石能源。本文另辟蹊径，开发了一种环境友好、低能耗的电合成路线：以生物质来源的糠醛和广泛存在的硝酸盐（NO₃⁻）为原料，在常温常压水溶液中一步合成糠胺。研究发现，单原子铜（Cu-SA）催化剂具有独特优势——它能精准引导硝酸盐还原产生的羟胺中间体（*NH₂OH）与糠醛发生碳-氮偶联，生成糠胺前体（糠醛肟），再进一步还原得到目标产物；而传统铜纳米颗粒或团簇则倾向于将羟胺过度加氢生成副产物氨气，降低目标产物效率。为突破实验室小试瓶颈，研究人员一方面将单原子铜负载量大幅提升至20重量%，另一方面创新设计了“单程连续流反应器”（SPCFR）：让糠醛和碱性硝酸盐溶液分别从反应器前后端独立进料，大幅缩短两者在强碱环境中的接触时间，从而有效抑制糠醛自身发生的歧化、聚合等副反应。最终，该集成系统在1.9伏电压下稳定输出2.3安培大电流，单程转化率达84.53%，产物选择性高达100%，5小时即可制得2.3克高纯度糠胺。技术经济分析表明，该电合成路线的吨产品成本比市场价低约37%，即使考虑电价波动，仍具盈利空间。这为生物质基含氮化学品的绿色规模化生产提供了切实可行的新范式。