天津工大膜領(lǐng)域電催化膜反應器前沿研究取得重要進(jìn)展
2014-04-14 19:44:56
admin
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據人民網(wǎng)天津視窗2013年4月26日訊 近日，英國皇家化學(xué)會(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）”的快報形式報道了天津工業(yè)大學(xué)中空纖維膜材料與膜過(guò)程省部共建國家重點(diǎn)實(shí)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)反應過(guò)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(guò)電子的得失即利用電化學(xué)氧化或還原方法來(lái)實(shí)現有機化合物合成，具有反應條件溫和、過(guò)程清潔等優(yōu)點(diǎn)，一直被廣大科學(xué)工作者關(guān)注。但由于傳統有機電化學(xué)合成存在能耗大、目標物產(chǎn)率低等技術(shù)瓶頸，限制其廣泛應用。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-分離一體化電催化膜反應器設計實(shí)現有機電化學(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)直流電源連接構成膜反應器。結果表明：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器的反應與分離協(xié)同作用機制有關(guān)。該電催化膜反應器在有機電化學(xué)合成領(lǐng)域顯示出廣闊的應用前景。
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)有機合成的基礎理論具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，為新型膜技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用提供了新的思路?！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.（應用化學(xué)）》（2011，50：2148-2150）、2012年在美國化學(xué)會(huì )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器”等研究成果以來(lái)，在電催化膜反應器應用領(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。