中国科学院大连化学物理研究所汪国雄研究员和高敦峰研究员团队总结了乙烯选择性电催化氧化的最新成果。作者讨论了乙烯电氧化制环氧乙烷和乙二醇的三种主要反应路线，举例说明了一些代表性的催化剂和反应器体系，并提出了推动该过程走向实际应用的未来研究方向。
在目前的化学工业中，乙烯被广泛用于制造多种商业化学品，其中包括通过乙烯选择性氧化生产的用于制造塑料和防冻剂的环氧乙烷和乙二醇。最近，在温和条件下可再生能源驱动的高值化学品的电合成在减少碳排放方面显示出巨大的前景。因此，与使用石油烃蒸汽裂解生产乙烯、通过高温高压条件转化乙烯的热催化路线相比，从二氧化碳出发经乙烯制环氧乙烷和乙二醇的电催化路线更有利于可持续发展。
最近，中国科学院大连化学物理研究所汪国雄研究员和高敦峰研究员团队总结了乙烯选择性电催化氧化制环氧乙烷和乙二醇的最新成果。作者将乙烯电催化氧化的方式分为三种，即以水为氧源的直接电催化氧化（主要产物为乙二醇）、以卤化物为氧化还原介质的间接电催化氧化（主要产物为环氧乙烷）以及通过过氧化氢中间体的电催化和热催化串联氧化（主要产物为乙二醇）（见下图）。文中举例说明了一些代表性的催化剂和反应器体系，对其各自的优势及限制因素进行评估，并总结了乙烯电催化转化制高价值化学品路线在反应速率、选择性和长期稳定性方面的科学和技术挑战。总体来看，通过可再生能源驱动的电催化来升级乙烯仍处于早期阶段，未来研究方向应聚焦于非贵金属催化剂创制、乙烯选择性氧化机理研究、反应路线优化和面向实际应用的电解器件开发，进而推动此过程走向实际应用。
论文第一作者为大连化物所博士研究生王含羽，通讯作者为高敦峰研究员。详见：H Wang, D Gao, G Wang, X Bao. Upgrading ethylene via renewable energy-driven electrocatalysis. Sci. China Chem., 2024, 67, DOI: 10.1007/s11426-024-2256-8. 本文将收录于“2024 Emerging Investigator Issue”。
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