Новый электрокатализатор для увеличения производства перекиси водорода и переработки биомассы

к Матео Гонсалес
5 Комментарии
Electrocatalysis

Инновационный метод электрокаталитического производства перекиси водорода и переработки биомассы, разработанный китайскими исследователями. Атрибуция: Хуэй Сюй

Группа китайских исследователей разработала революционный электрокатализатор, в котором атомы железа координированы с кислородом. Это достижение значительно увеличивает производство перекиси водорода (H2O2) и увеличение биомассы, что знаменует собой критический прогресс в экологически чистом химическом производстве.

Исследователи из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработали катализатор, состоящий из одиночных атомов и кластеров железа, координируемых кислородом. Этот катализатор демонстрирует исключительные характеристики при электрокаталитическом производстве H2O2 и обогащении биомассы.

Важность H2O2 в электрокатализе

Перекись водорода — это универсальное химическое вещество, необходимое в различных секторах, включая окружающую среду, энергетику и здравоохранение. Электрокаталитический процесс с использованием воды и кислорода, традиционно производимый высокоэнергетическими методами, представляет собой более устойчивую альтернативу. Однако этот метод требует сложных электрокатализаторов для эффективного и селективного синтеза H2O2. Потенциал использования полученного H2O2 в электрохимическом окислении органических веществ значителен, что открывает широкие возможности для его применения, помимо очистки окружающей среды.

Революционная технология производства катализаторов

Исследование включало использование бактериальной целлюлозы в качестве регулятора адсорбции и источника углерода. Создание катализатора FeSAs/ACs-BCC включало в себя мокрую химическую пропитку, пиролиз и кислотное травление. Передовые методы визуализации, такие как сканирующая трансмиссионная электронная микроскопия с коррекцией аберраций, были использованы для подтверждения присутствия как одиночных атомов, так и кластеров Fe. Атомная структура Fe была определена методами рентгеновской тонкой структурной абсорбционной спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Превосходные электрокаталитические свойства

Катализатор FeSAs/ACs-BCC продемонстрировал замечательные характеристики и специфичность в реакции двухэлектронного восстановления кислорода (2e-ORR) в щелочной среде. Последующие эксперименты подтвердили накопление H2O2 в электролите.

Достижения в области переработки биомассы

Исследователи достигли прорыва в обновлении биомассы, объединив полученную на месте H2O2 с процессом электрофентона, используя этиленгликоль и подкисленный 0,1 М Na2SO4 в качестве электролита. Эта интеграция привела к высокой степени конверсии этиленгликоля и селективности по муравьиной кислоте, что указывает на потенциал процесса электрофентона в улучшении материалов, полученных из биомассы.

Кроме того, была разработана трехфазная проточная ячейка с использованием газодиффузионного электрода для дальнейшего увеличения производства H2O2.

Результаты теоретического анализа

Анализ с использованием теории функционала плотности показал, что кластеры Fe являются основными активными центрами в процессе 2e-ORR. Взаимодействие между одиночными атомами и кластерами Fe играет решающую роль в повышении электрокаталитической эффективности 2e-ORR.

Последствия для будущей разработки катализаторов

Это исследование открывает путь к разработке электрокатализаторов атомного уровня, имеющих решающее значение для эффективного преобразования 2e-ORR в H2O2 и биомассы.

Цитирование: Хуэй Сюй и др., «Атомно-дисперсное железо, регулирующее электронную структуру кластеров атомов железа для электрокаталитического производства H2O2 и обновления биомассы», Angewandte Chemie International Edition, 9 ноября 2023 г. DOI: 10.1002/anie.202314414.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) об электрокатализе

В чем заключается ключевой прорыв в разработке новых электрокатализаторов?

Китайские ученые разработали электрокатализатор с атомами железа, координируемыми кислородом, что позволило увеличить производство перекиси водорода и повысить качество биомассы, что является значительным достижением в области устойчивого химического синтеза.

Как новый электрокатализатор улучшает производство H2O2?

Электрокатализатор, разработанный исследователями из Института физических наук Хэфэй, демонстрирует превосходные электрокаталитические характеристики при производстве перекиси водорода с использованием более экологически чистого метода по сравнению с традиционными высокоэнергетическими процессами.

Какое применение имеет перекись водорода в различных отраслях промышленности?

Перекись водорода широко используется во многих секторах, включая управление окружающей средой, энергетику и здравоохранение, благодаря своей универсальности как химического вещества.

Какие инновационные технологии были использованы при создании электрокатализатора?

Катализатор, получивший название FeSAs/ACs-BCC, был создан с использованием многостадийного процесса, включающего мокрую химическую пропитку, пиролиз и кислотное травление, с использованием бактериальной целлюлозы как регулятора адсорбции и источника углерода.

Как это исследование повлияет на будущий дизайн и разработку катализаторов?

Это исследование дает важную информацию для разработки электрокатализаторов атомного уровня, необходимых для эффективного производства перекиси водорода и преобразования биомассы, что знаменует собой поворотный шаг в устойчивом химическом производстве.

Подробнее об электрокатализе

Вам также может понравиться

5 Комментарии

Сара Смит 1ТП2Т - 1ТП3Т

я не уверен, что до конца понимаю, как это работает, но это звучит очень серьезно для окружающей среды и здравоохранения.

Отвечать
Майк Джонсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

Удивительная вещь! мне нравится, как наука добивается таких успехов, не могу дождаться, чтобы увидеть, к чему это приведет

Отвечать
Алекс Ли 1ТП2Т - 1ТП3Т

не уверен насчет всех технических моментов, но похоже, что это может иметь огромное значение для устойчивой энергетики и прочего.

Отвечать
Джон Доу 1ТП2Т - 1ТП3Т

вау, это настоящий прорыв в науке, эти китайские исследователи действительно раздвигают границы!

Отвечать
Эмма Браун 1ТП2Т - 1ТП3Т

Перекись водорода используется во многих вещах, это может изменить правила игры, не так ли?

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский