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(jìn)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(guó)皇家化學(xué)會(huì)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(bào)形式報(bào)道了天津工業(yè)大學(xué)中空纖維膜材料與膜過(guò)程省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李建新教授課題組成功研發(fā)的用于有機(jī)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(guó)際同行的高度關(guān)注。
通常的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中30%以上的能耗用于產(chǎn)物的分離和純化。有機(jī)電化學(xué)合成是以電子作為試劑（世界上*清潔的試劑），通過(guò)電子的得失即利用電化學(xué)氧化或還原方法來(lái)實(shí)現(xiàn)有機(jī)化合物合成，具有反應(yīng)條件溫和、過(guò)程清潔等優(yōu)點(diǎn)，一直被廣大科學(xué)工作者關(guān)注。但由于傳統(tǒng)有機(jī)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(guò)反應(yīng)-分離一體化電催化膜反應(yīng)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)有機(jī)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(yáng)極，輔助電極為陰極，通過(guò)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(shí)間22.5min條件下氧化丙醇（167mmol/L）制備丙酸，丙醇轉(zhuǎn)化率高達(dá)98.44%，丙酸的選擇性達(dá)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(jī)制有關(guān)。該電催化膜反應(yīng)器在有機(jī)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(guó)科學(xué)家在國(guó)際膜領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，對(duì)于豐富和發(fā)展膜科學(xué)以及電化學(xué)有機(jī)合成的基礎(chǔ)理論具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，為新型膜技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用提供了新的思路。《Chem. 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(guó)際學(xué)術(shù)刊物。這也是李建新教授課題組繼2011年在德國(guó)《Angew. Chem. Int. Ed.（應(yīng)用化學(xué)）》（2011，50：2148-2150）、2012年在美國(guó)化學(xué)會(huì)環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)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(lái)，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(guó)家自然科學(xué)基金的資助。