北京时间2025年4月2日，西北工业大学材料学院材料前沿交叉研究中心张健教授团队在国际著名期刊《自然•催化》（Nature Catalysis）在线发表了题为“Efficient electroreduction of carbonyl compounds to alcohols over Fe/Fe₂O₃interfaces”的研究论文。

西北工业大学材料学院2023级博士研究生林金和博士后刘振鹏为论文共同第一作者，上海交通大学刘攀教授与西北工业大学张健教授为共同通讯作者。

羰基化合物还原是合成醇类大宗化学品、精细化工品和生物质精炼的核心反应。当前，工业领域该反应依赖于热催化加氢技术，但其需要高温（100-250℃）、消耗过量氢气作为氢源和贵金属基催化剂，存在高能耗、高成本与安全隐患。相比之下，利用可再生能源产生的电能，在常温常压下驱动电催化羰基加氢是一种极具前景的技术路线。但竞争激烈的副反应（析氢、碳碳偶联、脱羟）、差的稳定性等瓶颈难题，导致电催化羰基加氢的转化率、醇选择性和生产速率远低于热催化技术。

针对以上关键问题，我校材料学院张健教授团队创新设计了一种Fe/Fe₂O₃纳米阵列，其丰富的Fe/Fe₂O₃界面协同促进了羰基化合物的吸附和活性氢的生成，从而实现了高效的电催化羰基还原。以丙酮还原为例，该催化剂在1 M KOH溶液中获得高达 1.6 A/cm²的异丙醇分电流密度和100%的选择性。同时在大规模两电极电解槽中，Fe/Fe₂O₃纳米阵列于0.2 A/cm² 的电流密度下稳定运行 1000 小时，实现>99%的丙酮转化率、100%的异丙醇选择性及21.6 g g_cat^–1h^–1的异丙醇产率。此外，该催化剂普适于乙醛、糠醛、正丁醛等系列羰基化合物的还原。该电催化羰基还原方法以水为氢源，反应在室温常压下进行，绿色无污染，且以廉价的铁基材料为催化剂有效降低生产成本，突破了传统热催化的限制，有望成为绿色化工品生产新技术。

自2019年入职以来，张健教授团队围绕新能源驱动绿色化工技术，聚焦催化材料设计与反应机制研究，在《自然•催化》《自然•化学》《德国应用化学》《美国化学学会杂志》等期刊发表系列原创成果。未来，团队将进一步推进电催化羰基还原技术的产业化应用。

两电极电解槽中的电催化羰基化合物还原性能

通讯作者张健教授：

2014年博士毕业于中国科学院大学山西煤炭化学研究所。2014-2017年先后在德国马普高分子研究所和德累斯顿工业大学进行博士后研究。2018年在德累斯顿工业大学分子功能材料研究所担任能源研究课题组长。2019年入选国家中组部青年人才计划，入职西北工业大学。主要研究方向：绿色炔烃/羰基化合物催化转化、特种催化、氢能催化、功能性电池等。共发表研究论文80余篇，学术论著1章，谷歌学术引用>13000次，H-Index为43，15篇论文入选ESI高被引论文；以第一作者或通讯作者身份发表研究论文47篇。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41929-025-01316-7

（作者：张健；来源：材料学院）