南京农业大学研究人员成功以废弃尼龙扎带为原料合成高值化学品己二腈

近日，南京农业大学理学院邱博诚教授团队在化学化工类顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》在线发表题为“Efficient Electrosynthesis of Dinitrile from Nylon-66-Derived Diamine Enabled by Highly Active Mn-O-Co Motifs in Spinel Oxides”的研究论文。该研究实现了以废弃尼龙扎带为原料合成高值化学品己二腈，为己二腈的绿色合成提供了新方法，也为废弃尼龙塑料的资源化利用开辟了一条新途径。

己二腈作为一种关键化工中间体，在能源存储器件与聚合物合成等领域具有广泛应用。当前工业上主要通过1,3-丁二烯氰化法制备己二腈，但该路线能耗高、依赖剧毒氢氰酸原料，存在显著的环境与安全风险。

图1己二腈合成的多种途径示意图比较

该研究发展了一种基于Mn掺杂的Co3O4（Mn-Co3O4）催化剂的新型电重整策略，用于从废弃的尼龙-66塑料中高效合成己二腈。Mn与Co位点的协同作用有效活化了N-H键，从而驱动Mn-Co3O4在200 mA cm−2的高电子密度下，实现了己二腈的高效合成，其法拉第效率高达93%，产生速率达0.87 mmol cm−2 h−1。

图2 Mn掺杂调控Co3O4催化剂电子结构

研究表明，Mn选择性掺杂进入八面体Co3+位点，构建了高活性的Mn-O-Co结构单元。在该单元中，Mn位点负责吸附己二胺分子，而相邻的Co位点则主导生成活性羟基物种。这种Mn与Co位点之间的协同作用，有效促进了己二胺氧化脱氢反应，并同时抑制了在高密度电流下发生的竞争性析氧反应。此外，本研究通过酸水解结合双电极电解，成功以废弃扎带为原料制备高纯度己二腈，总收率达95%，展示了一条可扩展的废弃塑料高值化电合成路径。

图3 己二腈电合成机制

该研究以南京农业大学硕士生杨沛诺，博士生马盈鑫，都柏林圣三一大学郭旭耘博士，硕士生韩梦想为共同第一作者。邱博诚教授，中国科学技术大学张宁教授，中国科学院深圳先进技术研究院商健副研究员为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金项目、重点实验室开放课题、中央高校基本科研业务费等项目资助。