催化剂添新“铠甲” 妙用铜离子提升转化效率-江苏化工网

近日获悉，中国科学院金属研究所研究团队在工业级电流密度下电催化甘油氧化技术上取得突破，通过在反应液中添加微量铜离子，可有效解决催化剂在工业级大电流密度下的失效难题，大幅提升产物效率与稳定性。相关论文成果21日在国际学术期刊《自然-可持续发展》上发表。

甘油作为生物柴油产业的副产物，经氧化可升级为药物、食品、护肤品及面料的重要原料。传统的热催化甘油氧化污染大、能耗高，而电催化甘油氧化技术以水为氧化剂、以绿色电能为能量输入，为甘油氧化绿色升级提供了新路径。

然而，电催化甘油氧化技术走向产业应用面临一大瓶颈：在工业级的大电流密度下，钴、镍等常用金属氧化物催化剂易发生氧化非晶化，催化剂的表面像被“电糊了”一样变得松散、无序。这不仅使生产目标产物的效率大幅下降，还浪费电能与原料。

针对这一挑战，研究团队在反应液中添加微量铜离子，在反应过程中这些铜离子能在两种价态间灵活切换，如同一层“动态铠甲”，可有效维持催化剂表面的晶体结构，从而抑制非晶化。

经测试，铜离子的引入显著提升了甘油氧化的产物效率，在6×6平方厘米的电极下，每小时可生产13.2克氧化产物，且能连续稳定运行超100小时，展现出大规模应用的工业化潜力。