氯介导电催化乙烯氧化反应(EOR)制备乙烯氯醇ECH(ethylene chlorohydrin)具有实用性的技术,能够在温和条件进行,符合可持续发展要求。但是氯氧化反应(COR)通常需要使用贵金属Ru或Ir含量非常高的形稳阳极(DSAs, dimensionally stable anode)催化剂。因此,开发非贵金属或者降低贵金属用量的高效COR催化剂受到人们的关注。
有鉴于此,天津大学张兵教授、华中师范大学黄义研究员等报道发展了修饰Ir单原子的Co3O4 (Ir1/Co3O4)作为高效率COR电催化剂,在电解中性海水的反应中法拉第效率达到94.8 %,而且具有非常好的稳定性。
实验和理论计算结果表明催化剂的独特不对称Ir-O-Co位点具有强电子耦合效应,能够加快电子转移,增加反应动力学,而且维持Co3O4的稳定性。
(2)
此外,将阳极氯氧化反应和阴极H2O2介导EOR反应组装的体系的总法拉第效率达到~170 %,而且能够成对电化学合成乙烯氯醇ECH和乙二醇EG(乙烯作为反应物)。通过技术经济分析结果说明这个体系具有实用性。
参考文献
Linke Cai, Yao Liu, Ying Gao, Bo-Hang Zhao, Jiacheng Guan, Xiao Liu, Bin Zhang, Yi Huang, Atomically Asymmetrical Ir–O–Co Sites Enable Efficient Chloride-mediated Ethylene Electrooxidation in Neutral Seawater, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202417092
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202417092