通过氮掺杂调节碳纳米管的局部微环境，以实现甲苯的高效电催化胺化反应

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Tailoring the Local Microenvironment of Carbon Nanotubes via Nitrogen Doping for Efficient Electrocatalytic Amidation of Toluene

氮掺杂碳纳米管催化剂在温和条件下高效电催化合成N-苯基乙酰胺，产率达3613.6 mmol m?2 h?1，法拉第效率63.7%，优于纯CNTs和传统催化剂。氮掺杂增强电子传导，促进C-H键活化，其中吡咯氮显著提升苯甲基与乙腈基团间的结合能力，促进胺键形成。

　　

电催化C(sp³)–H氨基化烃类是一种有前景的策略，可用于合成高价值的含氮有机化合物。在此研究中，我们开发了一种氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）催化剂系统，在温和条件下能够高效地将甲苯转化为N-苯基乙酰胺。通过氮掺杂调节碳骨架的电子结构，优化后的N–CNTs–400催化剂实现了3613.6 mmol m^–2 h^–1的高N-苯基乙酰胺产率以及63.7%的法拉第效率（FE），显著优于纯碳纳米管（FE：40.8%）和以往报道的其他电催化剂。实验和密度泛函理论（DFT）研究表明，氮物种（吡啶氮、吡咯氮和石墨氮）的引入增强了催化剂的电子导电性，并加强了与甲苯之间的电荷转移作用，从而促进了C–H键的活化。特别是吡咯氮在增强C₆H₅CH₃与CH₃CN之间的键合能力以及通过亲核攻击促进C–N键形成方面发挥了主导作用。这项工作强调了掺杂效应对优化电催化烃类氨基化反应的关键作用，并为设计高效且可持续的酰胺电合成催化剂提供了新的方向。