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催化劑添新“鎧甲” 妙用銅離子提升轉(zhuǎn)化效率

2025/10/22 10:21:47    來(lái)源：新華社CNML文字

　　新華社北京10月21日電（記者劉禎、王瑩）記者從中國(guó)科學(xué)院金屬研究所獲悉，該所研究團(tuán)隊(duì)在工業(yè)級(jí)電流密度下電催化甘油氧化技術(shù)上取得突破，通過(guò)在反應(yīng)液中添加微量銅離子，可有效解決催化劑在工業(yè)級(jí)大電流密度下的失效難題，大幅提升產(chǎn)物效率與穩(wěn)定性。相關(guān)論文成果21日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-可持續(xù)發(fā)展》上發(fā)表。

　　甘油作為生物柴油產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，經(jīng)氧化可升級(jí)為藥物、食品、護(hù)膚品及面料的重要原料。傳統(tǒng)的熱催化甘油氧化污染大、能耗高，而電催化甘油氧化技術(shù)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(jí)提供了新路徑。

　　然而，電催化甘油氧化技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用面臨一大瓶頸：在工業(yè)級(jí)的大電流密度下，鈷、鎳等常用金屬氧化物催化劑易發(fā)生氧化非晶化，催化劑的表面像被“電糊了”一樣變得松散、無(wú)序。這不僅使生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的效率大幅下降，還浪費(fèi)電能與原料。

　　針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)在反應(yīng)液中添加微量銅離子，在反應(yīng)過(guò)程中這些銅離子能在兩種價(jià)態(tài)間靈活切換，如同一層“動(dòng)態(tài)鎧甲”，可有效維持催化劑表面的晶體結(jié)構(gòu)，從而抑制非晶化。

　　經(jīng)測(cè)試，銅離子的引入顯著提升了甘油氧化的產(chǎn)物效率，在6×6平方厘米的電極下，每小時(shí)可生產(chǎn)13.2克氧化產(chǎn)物，且能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超100小時(shí)，展現(xiàn)出大規(guī)模應(yīng)用的工業(yè)化潛力。

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