丙烯（propene）是合成聚丙烯、丙烯腈、環氧丙烷等重要化工品的基礎原料，全球的需求長期超過供應。由於頁岩氣的大量開採，丙烷原料的供應相對充裕，以熱催化丙烷脫氫（Propane dehydrogenation，PDH）作為生產丙烯的路徑也因此備受重視。然而，商業化的PDH製程必須在550至600°C的高溫下進行，如此苛刻的條件很容易使催化劑因積碳（coking）和燒結（sintering）而失去活性，要恢復活性又需要複雜的再生程序和精密的反應器設計；再者，PDH反應本身高度吸熱，需要持續輸入大量熱能，而這些熱能在工業上通常來自化石燃料的燃燒，因此會帶來可觀的二氧化碳排放。除此之外，PDH反應的產物往往會混雜著未反應的丙烷、氫氣及各種輕烴副產物，要從中精確地回收丙烯，必須仰賴耗能的深冷分離設備（cryogenic separation）。電催化途徑的PDH雖然可以在常溫下操作，從而避免積碳和高溫操作等問題，但目前仍面臨兩大困境：以過氧化氫（H₂O₂）或氧氣（O₂）作為氧化劑時，反應的主要產物是丙酮、異丙醇和二氧化碳，不是丙烯；而丙烷與電極之間的相互作用薄弱，使得電流密度難以提升至工業要求的水準（現有研究普遍低於200 mA·cm⁻²）。因此，如何同時達到高丙烯選擇性、高電流密度與長期穩定性，依然是電化學PDH尚待突破的挑戰。

近日，香港城市大學與中國清華大學的研究團隊，以溴為媒介，成功在常溫下實現了高選擇性的電化學PDH，他們以自組裝離子液體（Ionic liquid，IL）-二氧化錫（SnO₂）中空微球（直徑約 150 nm）作為電催化劑。IL層將電子從Sn位點轉移至自身陽離子，形成缺電子的Snᵟ⁺，這能大幅降低溴自由基（Br·）的生成能障，從1.85 eV降至0.69 eV。當陽極的Br⁻被氧化為Br·，後者從丙烷抽取氫原子，生成溴丙烷；陰極產生的OH⁻遷移至陽極，將溴丙烷水解並釋出丙烯，最後丙烯以高純度（>99%）氣態直接逸出電解液，省去分離步驟。IL-SnO₂於200 mA·cm⁻²下的丙烯選擇性達98.3%，在800 mA·cm⁻²下能穩定運行超過6,000小時，電壓增長速率僅為每小時3.16微伏。