消除竞争,绿色高效!JACS发表上海交通大学最新电化学科研进展!

文摘   2024-09-24 09:30   北京  

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论文拟解决的关键挑战:

通过电催化选择性地将醇转化为醛,能够高效环保地同时生产精细化学品和纯氢气。然而,在水电解质中传统的醇氧化反应(AORs)不可避免地面临来自水氧化的活性氧存在的竞争反应(例如水氧化和过氧化反应),会降低最终效率和选择性。

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图文简介:

针对上述挑战,上海交通大学的李新昊教授等人在Journal of the American Chemical Society发表论文,该团队开发了一个高效集成的全固态质子发生-转移电解池来直接触发醇裂解为醛和氢气的反应(ASR)。在这个分裂过程中,质子发生器(Pt纳米粒子)上只有O−H和C−H键可以被切割,从而完全避免了所有涉及氧活性物质的竞争反应,从而使醛的选择性大于99%。生成的质子通过一个三维(3D)导电网络(离子和碳球的集合)传输到阴极,以实现高效的氢气生产。

与传统AOR电解槽的低选择性(<22%)和耐久性(<3小时)不同,该ASR电解槽对纯醇电催化制醛具有高选择性(>99%)和高FE(95%),可以在1.2 V的低电池电压下连续工作至少10天,并具有较高的法拉第效率(80~93%)。

这种新型电解槽允许质子发生器和固体质子转移路径保持不含O活性物质的反应环境,显著延长了电极的使用寿命。

更重要的是,这种独特的全固态质子发生-转移电解池也使得在有机合成中能够完成更多的脱氢反应,甚至可以扩展到醇的交叉脱氢偶联或更便宜的碳氢化合物的直接脱氢,以寻求更绿色高效的合成路线,使得生产高附加值化合物成为可能。

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