|
從中國科學院金屬研究所獲悉,該所研究團隊在工業級電流密度下電催化甘油氧化技術上取得突破,通過在反應液中添加微量銅離子,可有效解決催化劑在工業級大電流密度下的失效難題,大幅提升產物效率與穩定性。相關論文成果21日在國際學術期刊《自然-可持續發展》上發表。
甘油作為生物柴油產業的副產物,經氧化可升級為藥物、食品、護膚品及面料的重要原料。傳統的熱催化甘油氧化污染大、能耗高,而電催化甘油氧化技術以水為氧化劑、以綠色電能為能量輸入,為甘油氧化綠色升級提供了新路徑。
然而,電催化甘油氧化技術走向產業應用面臨一大瓶頸:在工業級的大電流密度下,鈷、鎳等常用金屬氧化物催化劑易發生氧化非晶化,催化劑的表面像被“電糊了”一樣變得松散、無序。這不僅使生產目標產物的效率大幅下降,還浪費電能與原料。
針對這一挑戰,研究團隊在反應液中添加微量銅離子,在反應過程中這些銅離子能在兩種價態間靈活切換,如同一層“動態鎧甲”,可有效維持催化劑表面的晶體結構,從而抑制非晶化。
經測試,銅離子的引入顯著提升了甘油氧化的產物效率,在6×6平方厘米的電極下,每小時可生產13.2克氧化產物,且能連續穩定運行超100小時,展現出大規模應用的工業化潛力。
|