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二氧化碳制環(huán)氧乙烷研究獲新突破
作者：張雙虎 黃辛 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 
山東拓普生物工程有限公司  http://521google.com.cn
近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院教授李春忠和多倫多大學(xué)教授Edward Sargent在環(huán)氧乙烷高效制備領(lǐng)域取得新突破，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然—催化》。
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新型氧化還原介導(dǎo)電催化示意圖   受訪者供圖
我國(guó)作為世界最大的聚酯生產(chǎn)國(guó)，對(duì)環(huán)氧乙烷這一重要石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料的年需求量超千萬(wàn)噸。目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)裝置都采用乙烯直接氧化路線生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，但由于該路線的乙烯完全氧化問(wèn)題，使其產(chǎn)生大量碳排放。
利用電催化技術(shù)在“無(wú)碳排放”及“碳減排”條件下高效制備環(huán)氧乙烷，將為傳統(tǒng)化工行業(yè)帶來(lái)環(huán)保技術(shù)升級(jí)契機(jī)。但目前電催化二氧化碳（CO2）制環(huán)氧乙烷的效率較低，整體電解池能量效率低于15%，且能耗是當(dāng)前工業(yè)路線能耗的5倍。
研究人員通過(guò)在工業(yè)催化劑氧化銥（IrO2）上負(fù)載第六周期金屬氧化物來(lái)制備高效催化劑。其中，在鋇、鑭、鈰和鉍氧化物中，發(fā)現(xiàn)負(fù)載鋇氧化物的催化劑高效抑制關(guān)鍵中間體的降解過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了陽(yáng)極乙烯制環(huán)氧乙烷法拉第效率達(dá)到90%。該過(guò)程環(huán)氧乙烷產(chǎn)物選擇性超過(guò)98%，且不存在乙烯完全氧化產(chǎn)生的碳排放問(wèn)題。當(dāng)將其與陰極氧還原反應(yīng)配對(duì)時(shí)，每生產(chǎn)1千克環(huán)氧乙烷所需能耗僅需5.3MJ（兆焦），這與現(xiàn)有高碳排放的工業(yè)制環(huán)氧乙烷過(guò)程的能耗相當(dāng)。
研究表明，進(jìn)一步利用水氧化和氧還原這一氧化還原介導(dǎo)，創(chuàng)新構(gòu)建了新型氧化還原介導(dǎo)電催化系統(tǒng)，通過(guò)高效耦合CO2制乙烯與乙烯制環(huán)氧乙烷的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)低能量輸入的環(huán)氧乙烷電催化制備。
“該工作實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化率的環(huán)氧乙烷電催化制備，在工業(yè)級(jí)電流密度下,CO2制環(huán)氧乙烷的法拉第效率超過(guò)35%，比文獻(xiàn)報(bào)道最高值提升1.4倍，并降低了電解工作電壓�！崩畲褐艺f(shuō)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41929-022-00749-8

作者：張雙虎 黃辛 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 
山東拓普生物工程有限公司  http://521google.com.cn
近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院教授李春忠和多倫多大學(xué)教授Edward Sargent在環(huán)氧乙烷高效制備領(lǐng)域取得新突破，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然—催化》。
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新型氧化還原介導(dǎo)電催化示意圖   受訪者供圖
我國(guó)作為世界最大的聚酯生產(chǎn)國(guó)，對(duì)環(huán)氧乙烷這一重要石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料的年需求量超千萬(wàn)噸。目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)裝置都采用乙烯直接氧化路線生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，但由于該路線的乙烯完全氧化問(wèn)題，使其產(chǎn)生大量碳排放。
利用電催化技術(shù)在“無(wú)碳排放”及“碳減排”條件下高效制備環(huán)氧乙烷，將為傳統(tǒng)化工行業(yè)帶來(lái)環(huán)保技術(shù)升級(jí)契機(jī)。但目前電催化二氧化碳（CO2）制環(huán)氧乙烷的效率較低，整體電解池能量效率低于15%，且能耗是當(dāng)前工業(yè)路線能耗的5倍。
研究人員通過(guò)在工業(yè)催化劑氧化銥（IrO2）上負(fù)載第六周期金屬氧化物來(lái)制備高效催化劑。其中，在鋇、鑭、鈰和鉍氧化物中，發(fā)現(xiàn)負(fù)載鋇氧化物的催化劑高效抑制關(guān)鍵中間體的降解過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了陽(yáng)極乙烯制環(huán)氧乙烷法拉第效率達(dá)到90%。該過(guò)程環(huán)氧乙烷產(chǎn)物選擇性超過(guò)98%，且不存在乙烯完全氧化產(chǎn)生的碳排放問(wèn)題。當(dāng)將其與陰極氧還原反應(yīng)配對(duì)時(shí)，每生產(chǎn)1千克環(huán)氧乙烷所需能耗僅需5.3MJ（兆焦），這與現(xiàn)有高碳排放的工業(yè)制環(huán)氧乙烷過(guò)程的能耗相當(dāng)。
研究表明，進(jìn)一步利用水氧化和氧還原這一氧化還原介導(dǎo)，創(chuàng)新構(gòu)建了新型氧化還原介導(dǎo)電催化系統(tǒng)，通過(guò)高效耦合CO2制乙烯與乙烯制環(huán)氧乙烷的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)低能量輸入的環(huán)氧乙烷電催化制備。
“該工作實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化率的環(huán)氧乙烷電催化制備，在工業(yè)級(jí)電流密度下,CO2制環(huán)氧乙烷的法拉第效率超過(guò)35%，比文獻(xiàn)報(bào)道最高值提升1.4倍，并降低了電解工作電壓�！崩畲褐艺f(shuō)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41929-022-00749-8