稻草变黄金:生物质电催化转化实现绿色高效升级

  记者从中科院合肥物质科学研究院获悉,该院固体所在生物质电催化转化方面取得重要进展,实现了生物质平台分子—糠醛的绿色电催化转化升级。研究成果日前发表在《应用催化》上。

  生物质作为一种重要的可再生资源产生方式,被看作是替代化石能源制备燃料与化学品的重要途径,其中纤维素作为生物质最主要的组成部分,占生物质组成的40%—60%,是自然界中最丰富的非粮碳水化合物,对其催化转化制取具有高附加值的化学品是实现人类社会可持续发展的关键。如何将纤维素初步衍生的平台分子,进一步催化转化得到更高附加值的化学品已成为能源领域的重点研究方向。然而,生物质衍生的平台分子转化率和选择性低,将生物质平台分子推广到更大应用范围,仍然是一个极具挑战性的问题。

  科研人员选择糠醛的电催化升级反应作为模型,采用新颖的气相水热法,设计并构筑了碳纤维布负载金属磷化物电极,并利用该电极组装了糠醛电催化转化体系,实现了高选择性、高法拉第效率、高电流密度糠醛加氢还原转化到糠醇、氧化转化到糠酸;通过同位素标记法,直接证明了糠醛电催化加氢的氢就是来自于水中的氢原子。此外,科研人员还通过密度泛函理论计算探究了对糠醛高效电催化加氢的机理,结果表明,该催化体系具有较高的吸附氢原子浓度及较高的氢气脱附能,抑制了电催化析氢过程,从而实现了其对糠醛电催化加氢的选择性。

  此研究成果不仅对如何设计高催化活性、高选择性电催化转移加氢催化剂具有指导意义,而且对电催化有机合成体系的设计和构建也具有重要的指导价值。


关键字:生物质
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