稻草變黃金:生物質電催化轉化實現綠色高效升級
記者從(cong) 中科院合肥物質科學研究院獲悉,該院固體(ti) 所在生物質電催化轉化方麵取得重要進展,實現了生物質平台分子—糠醛的綠色電催化轉化升級。研究成果日前發表在《應用催化》上。
生物質作為(wei) 一種重要的可再生資源產(chan) 生方式,被看作是替代化石能源製備燃料與(yu) 化學品的重要途徑,其中纖維素作為(wei) 生物質最主要的組成部分,占生物質組成的40%—60%,是自然界中最豐(feng) 富的非糧碳水化合物,對其催化轉化製取具有高附加值的化學品是實現人類社會(hui) 可持續發展的關(guan) 鍵。如何將纖維素初步衍生的平台分子,進一步催化轉化得到更高附加值的化學品已成為(wei) 能源領域的重點研究方向。然而,生物質衍生的平台分子轉化率和選擇性低,將生物質平台分子推廣到更大應用範圍,仍然是一個(ge) 極具挑戰性的問題。
科研人員選擇糠醛的電催化升級反應作為(wei) 模型,采用新穎的氣相水熱法,設計並構築了碳纖維布負載金屬磷化物電極,並利用該電極組裝了糠醛電催化轉化體(ti) 係,實現了高選擇性、高法拉第效率、高電流密度糠醛加氫還原轉化到糠醇、氧化轉化到糠酸;通過同位素標記法,直接證明了糠醛電催化加氫的氫就是來自於(yu) 水中的氫原子。此外,科研人員還通過密度泛函理論計算探究了對糠醛高效電催化加氫的機理,結果表明,該催化體(ti) 係具有較高的吸附氫原子濃度及較高的氫氣脫附能,抑製了電催化析氫過程,從(cong) 而實現了其對糠醛電催化加氫的選擇性。
此研究成果不僅(jin) 對如何設計高催化活性、高選擇性電催化轉移加氫催化劑具有指導意義(yi) ,而且對電催化有機合成體(ti) 係的設計和構建也具有重要的指導價(jia) 值。
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