近日，我所氢能与先进材料研究部氢化物能源化学研究中心（DNL1901组）陈萍研究员、郭建平研究员团队联合甬江实验室常菲研究员、华中师范大学饶立副教授，制备出原子级分散的负载型氢化钡催化剂，在室温条件下实现高效催化甲苯及衍生物的氢氘同位素交换反应。
DNL1901组长期致力于氢化物材料基础物理化学性质的研究，积极探索其在储氢、化学转化、离子传导等领域中的应用。在前期研究中，团队已探索了氢化物材料在合成氨（Nat. Chem.，2017；Nat. Energy，2018；Nat. Catal.，2021；Nat. Chem.，2024）、炔烃选择加氢（J. Am. Chem. Soc.，2021）、苯胺C-N键氢解（J. Am. Chem. Soc.，2022）等涉氢反应中的作用。其中，氢化物材料体系涵盖碱（土）金属氢化物、稀土氢化物、过渡金属配位氢化物、氮氢化物等。
氢化物材料的表面活性位点有限且晶格能高，使其催化性能受限。本工作中，合作团队采用液氨浸渍-加氢还原方法，成功制备出原子级分散的负载型氢化钡催化剂。该催化剂在室温下即可实现H2的高效解离活化，同时以D2为氘源，实现烷基芳烃中苄基位点的sp3C-H和芳环位点的sp2C-H键的氢氘同位素交换反应。研究发现，表面原子级分散的BaH物种可促进苄基位去质子化和H‾亲核进攻芳香环的过程，从而高效驱动氘代反应的发生。
此项研究通过使用多相非过渡金属氢化物催化剂，为无导向基团的氘代有机物的合成提供了新策略，更重要的是，为探索（亚）纳米结构金属氢化物材料的性质和功能奠定了基础。
相关研究成果以“Fabrication of atomically dispersed barium hydride catalysts for the synthesis of deuterated alkylarenes”为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。该工作的共同第一作者是我所DNL1901组博士研究生蔡永丽和华中师范大学饶立副教授。上述工作得到国家自然科学基金、中国科学院青促会等项目的资助。（文/图 蔡永丽）
文章链接：http://www.nature.com/articles/s41467-025-57207-9
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