无金属催化剂是传统金属基电催化剂的理想替代品。然而，具有明确活性位点的无金属催化剂很少表现出像金属基材料那样显著的活性。

针对上述挑战，西北工业大学的张健教授和山西大学的卫智虹教授团队在Nature Chemistry发表论文，该团队开发了一种高效的无金属电催化剂2-噻唑咪唑(2TIm)，用于选择性电催化乙炔加氢成乙烯，这对于乙烯聚合物生产过程中乙烯进料的提纯至关重要，也是评价催化性能的重要模型反应。

核磁共振(NMR)谱、飞行时间质谱、原位电化学傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和理论研究共同表明，在碱性条件下，1个2TIm分子的巯基和亚氨基通过去质子化作用解离出2个质子。因此，生成的2TIm2-阴离子具有吡啶N位点，电子密度显著增强，这在本质上促进了亲电乙炔的σ-吸附和亲核乙烯的脱附。乙烯部分电流密度与各种咪唑衍生物中吡啶N位的负电荷呈火山关系。

最终，在纯乙炔气流下，与可逆氢电极(RHE)相比，去质子化的2TIm在-0.9 V下实现了225 mA cm-2的乙烯部分电流密度和98%的乙烯法拉第效率，这与之前报道的基于金属(Pd、Cu、Ag)的电催化剂的值相当。

这项工作突出了无金属分子在电催化中的可调性和广阔的潜力。该工作为探索具有明确活性中心和高性能的无金属分子提供了新的见解，这有望取代目前占主导地位的金属基催化剂。