天津工大膜領(lǐng)域電催化膜反應(yīng)器前沿研究取得重要進展
2014-04-14 19:44:56
admin
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據(jù)人民網(wǎng)天津視窗2013年4月26日訊 近日，英國皇家化學(xué)會期刊《Chem. Commun.（化學(xué)通訊）》（2013, 49（40）, 4501 - 4503）以題為“Electrocatalytic oxidation of n-propanol to produce propionic acid using an electrocatalytic membrane reactor（電催化膜電催化氧化丙醇制備丙酸）”的快報形式報道了天津工業(yè)大學(xué)中空纖維膜材料與膜過程省部共建國家重點實驗室李建新教授課題組成功研發(fā)的用于有機電化學(xué)合成領(lǐng)域的電催化膜反應(yīng)器。文章刊發(fā)后引起國際同行的高度關(guān)注。
通常的化學(xué)反應(yīng)過程中30%以上的能耗用于產(chǎn)物的分離和純化。有機電化學(xué)合成是以電子作為試劑（世界上*清潔的試劑），通過電子的得失即利用電化學(xué)氧化或還原方法來實現(xiàn)有機化合物合成，具有反應(yīng)條件溫和、過程清潔等優(yōu)點，一直被廣大科學(xué)工作者關(guān)注。但由于傳統(tǒng)有機電化學(xué)合成存在能耗大、目標(biāo)物產(chǎn)率低等技術(shù)瓶頸，限制其廣泛應(yīng)用。李建新教授創(chuàng)新性地提出將電化學(xué)氧化與膜分離技術(shù)相耦合，通過反應(yīng)-分離一體化電催化膜反應(yīng)器設(shè)計實現(xiàn)有機電化學(xué)合成的高效性和高選擇性。該研究以自制的納米電氧化劑（MnOx）負(fù)載鈦基電催化膜為陽極，輔助電極為陰極，通過直流電源連接構(gòu)成膜反應(yīng)器。結(jié)果表明：在溫度323K、電壓2.8V以及停留時間22.5min條件下氧化丙醇（167mmol/L）制備丙酸，丙醇轉(zhuǎn)化率高達98.44%，丙酸的選擇性達79.33%。其高效性和高選擇性與該膜反應(yīng)器的反應(yīng)與分離協(xié)同作用機制有關(guān)。該電催化膜反應(yīng)器在有機電化學(xué)合成領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
該研究成果是我國科學(xué)家在國際膜領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，對于豐富和發(fā)展膜科學(xué)以及電化學(xué)有機合成的基礎(chǔ)理論具有重要的學(xué)術(shù)價值，為新型膜技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用提供了新的思路?！禖hem. Commun.》（影響因子6.169）是化學(xué)、化工及材料等領(lǐng)域具有重要影響力的國際學(xué)術(shù)刊物。這也是李建新教授課題組繼2011年在德國《Angew. Chem. Int. Ed.（應(yīng)用化學(xué)）》（2011，50：2148-2150）、2012年在美國化學(xué)會環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊《Environmental Science and Technology（環(huán)境科學(xué)與技術(shù)）》（2012，46：6815-6821）發(fā)表“面向工業(yè)廢水處理的具有自清潔功能電催化膜反應(yīng)器”等研究成果以來，在電催化膜反應(yīng)器應(yīng)用領(lǐng)域取得的又一成果。相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助。