检索结果-南通市图书馆

Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 376-385页

作者：王杰陈怡和王宇达赵浩叶进裕程庆庆杨辉上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院上海高等研究院上海201210 厦门大学化学化工学院福建厦门361005

乙二醇(EG)是一种重要的化工产品,由于在化学品制造行业的广泛应用而备受关注.然而,目前工业上制备乙二醇主要采用乙烯作为原料,经过环氧化和水解两步反应,这一过程不仅需要高温高压,还需使用成本高的氧化剂(如H_(2)O_(2)),这违背了绿... 详细信息

乙二醇(EG)是一种重要的化工产品,由于在化学品制造行业的广泛应用而备受关注.然而,目前工业上制备乙二醇主要采用乙烯作为原料,经过环氧化和水解两步反应,这一过程不仅需要高温高压,还需使用成本高的氧化剂(如H_(2)O_(2)),这违背了绿色化学的原则.因此,电催化阳极氧化作为一种新兴的合成策略,正逐渐受到研究者的青睐.该技术仅通过电子转移并利用水作为氧源,就能够高效合成高附加值含氧化学品.特别是,阳极氧化反应可与阴极还原反应(例如氢析出反应)相耦合,实现能量的高效利用.尽管电催化阳极氧化具有诸多优势,但目前在乙烯电氧化合成乙二醇过程中,其选择性仍然较低,这导致后续的纯化过程变得复杂且成本高昂.因此,开发高选择性的电氧化合成乙二醇技术,成为了一项迫切且极具挑战性的任务.本文提出了一种Ir和Ru合金化策略,以提高乙烯电氧化制备乙二醇的选择性和耐久性.研究结果表明,当Ir和Ru的原子比达到适当的比例(即Ir_(0.54)Ru_(0.46))时,所制备的IrRu合金表现出近100%的乙二醇选择性,远远优于Ru NPs对照组样品(43.8%).此外,在1.475 V的电压下,Ir_(0.54)Ru_(0.46)催化生成乙二醇产率达到了60.62 mmolgRu^(-1) h^(-1),是Ru NPs上最高产率(21.75 mmolgRu^(-1) h^(-1))的2.8倍.在耐久性测试中,Ir_(0.54)Ru_(0.46)能够稳定催化生成乙二醇超过12 h,其生成速率为6μmol L^(-1) h^(-1).相比之下,对照组样品Ru NPs在电解反应3 h后已失去活性.能量损失谱分析显示,Ir_(0.54)Ru_(0.46)在电解2 h后形成了稳定的表面富Ir核壳结构IrRu@Ir,这是催化剂稳定性提升的关键.先进光谱研究进一步揭示,Ir的引入导致了电子由Ru位点向Ir流动,使Ru位点带正电荷,从而减弱了OH的吸附.OH脱附实验结果表明,随着Ir/Ru原子比的增加,OH更容易从Ru位点脱附,这促进了OH与乙烯的偶联反应.自由基淬灭和氘代同位素标记实验结果表明,在IrRu催化剂上,乙烯到乙二醇的转化并非级联反应,而是直接的表面催化反应,其中OH的转移是决速步骤.X射线光电子能谱分析显示,随着合金中Ir比例的增加,合金d带中心下移,这有利于关键中间体(*OH等)的转移.原位红外光谱表明,乙烯分子在Ru位点上通过Pauling型吸附构型被活化.值得注意的是,仅检测到*CH_(2)CH_(2)OH中间体,而未检测到其他氧基团(如羰基),这表明在反应过程中没有发生过氧化现象.密度泛函理论计算进一步证实,与Ir合金化不仅加速了OH的转移,还优化了反应途径,使乙二醇的选择性达到100%.综上,本文设计了不同Ir/Ru原子比的IrRu合金催化剂,通过有效调控活性位点Ru的电子结构,优化了OH的结合能,使乙烯可以100%选择性高效转化为乙二醇,这为开发高选择性电催化剂用于乙二醇电合成提供了新思路.

关键词：乙烯电氧化电合成乙二醇高选择性 IrRu合金电子结构

来源：

维普期刊数据库评论

在线全文

维普期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

欢迎您,

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

欢迎您,

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：