电催化二氧化碳还原制备气态产物的研究进展

随着工业化进程的快速推进,CO_(2)排放量预计将持续上升,CO_(2)捕获、储存和再利用受到研究者们的广泛关注。在各类CO_(2)转化技术中,电催化技术因其反应条件温和可控、能耗低、环境污染小等优点,是最有前途的策略之一。近些年来,CO_(2)选择性地转化为气态产物如一氧化碳、合成气、甲烷、乙烯和乙烷已有许多报道。本文对电催化CO_(2)还原生成气体产物的反应机理和催化剂设计策略进行了介绍;对电催化CO_(2)还原进行了总结与展望,包括新型电催化剂、机理研究、外部因素的影响以及级联反应。

改性海藻酸钠/壳聚糖双极膜成对电解制备乙醛酸

以镍网电极-改性海藻酸钠/壳聚糖双极膜(Ni-mSA/mCS BM)作为阴阳两室间的隔膜,利用双极膜的中间界面层水解离特性成对电解制备乙醛酸。水解离特性分析结果表明,双极膜中水解离后生成的H+透过mSA阳离子膜进入阴极室中,可及时补充草酸电还原生成乙醛酸过程中的H+消耗;OH-透过mCS阴离子膜进入阳极室中,与乙二醛电氧化生成乙醛酸过程中产生的H+结合生成H2O,可促进正向反应的速度。以饱和草酸和盐酸的混合液作阴极液,以10%乙二醛和10%KBr的混合液作阳极液,镍网为阴极,二氧化铅为阳极,在电流密度为20mA-cm-2常温下电解,阴极电流效率达82.9%,阳极电流效率达75.7%,电解电压低于2.7V。

草酸电还原研制乙醇酸

采用循环伏安 (CV)法确定了草酸可以还原为乙醇酸 ,以铅作阴极材料的阳离子交换膜电解槽 ,电解草酸研制乙醇酸 ,并且以电流密度、电量、温度和电解液的流速做了 4因素 4水平的正交实验 ,得出了最佳工艺条件 ,产率达

CO_(2)电催化还原制合成气研究进展及趋势

可再生电能驱动CO_(2)电催化合成化学品或燃料,具有反应条件温和、产物选择性可调且可利用分布式可再生能源优势。合成气作为一类重要的化工原料气,可制备甲醇、乙醇、烯烃等大宗化学品,是CO_(2)电催化转化的重要途径,如何高电流密度、高选择性且精准调控碳氢比例(CO/H2)是需要解决的关键科学技术难题。本文从提升电流密度和效率、拓宽合成气比例角度出发,综述了CO_(2)电催化还原制合成气的最新研究进展,包括电极材料设计、电解液开发、电解槽结构创新等;论述了利用原位表征和理论模拟(DFT、MD)方法对CO_(2)电催化还原制合成气反应机理的研究进展。在此基础上,提出可通过催化剂多级形貌调控、多活性位点设计、CO_(2)捕集与转化系统集成、CO_(2)还原与阳极反应耦合等途径,提升CO_(2)电催化还原制合成气效率的策略。最后,探讨和展望了实现CO_(2)电催化还原制合成气工业化的挑战和问题。

近期有机电解工业的进展

介绍近五十年来有机电解工业的进展 ,及其在己二腈、麦牙酚、苯甲醛 ,葡萄糖酸等有机电解工业中的应用。

硫酸介质中Ti/MnO_x型阳极的电化性能

本文用SEM和EDS研究了Ti／SnO2＋RuO2＋MnOx／MnOx电极的表面形貌和表面元素相对含量，考察了电极在20％H2SO4中的使用寿命，并用双位垒模型讨论了该电极的电化学性能，结果表明电极具有优良的电化学性能和较长的使用寿命．

甲烷化抑制剂在微生物电化学合成乙酸系统中的生物抑制效应

研究了利用2-溴乙烷磺酸钠(BES)选择性抑制产甲烷菌,从而提高微生物电化学系统合成乙酸产率的可行性,并对比了BES添加前后阴极室微生物菌群结构的变化。结果表明,厌氧混合菌接种物未经BES处理时甲烷是电化学系统CO_2还原的主导产物,最大生成速率达0.95 mmol·L^(-1)·d^(-1),8 d反应时间甲烷中电子回收率达55.0%,16S r RNA测序结果显示固态阴极的主要菌群为Methanobacteriaceae。BES的添加基本抑制了产甲烷菌的活动,使得乙酸成为主导产物,其合成速率最高达2.22 mmol·L^(-1)·d^(-1),系统总电子回收率达67.3%。Rhodocyclaceae(15.1%),Clostridiaceae(11.9%)、Comamonadaceae(11.1%)和Sphingobacteriales(11.0%)为主要菌群。研究结果表明了微生物电化学合成系统中抑制甲烷生成对调控微生态结构,从而调控电化学终产物的重要性。

4-氨基吡啶电化学合成工艺研究

在阳离子隔膜电解槽用阴极恒电位的方法电化学合成了4-氨基吡啶,并对工艺条件进行了优化。循环伏安法表明,4-硝基氮氧化吡啶的还原过程有多个不稳定的中间产物生成。以铅粒为阴极,钛网镀二氧化铅为阳极,阴极液pH=3,4-硝基氮氧化吡啶质量百分浓度为1%,硫酸铵为支持电解质,10%的硫酸溶液为阳极液,还原电量为200%的理论电量及50℃下4-氨基吡啶的收率达88.2%,电流效率44.1%。该工艺过程简单,收率高,是可望取代污染严重的铁粉还原的绿色合成路线。

MlNi_(3.6)Co_(0.7)Mn_(0.4)Al_(0.3)贮氢电极电催化合成对氨基苯酚

研究了在硫酸体系中贮氢合金电极电催化还原硝基苯合成对氨基苯酚(PAP),探讨了有机溶剂种类、反应温度、硫酸浓度等合成工艺条件对电解合成产率和电流效率的影响。阴极液中对氨基苯酚的含量直接用分光光度法测定。结果表明:贮氢合金电极可以电解还原硝基苯制备PAP;最佳电解工艺条件为:电解反应有机溶剂为异丙醇,电解时间4 h,反应温度80℃,电流密度0.2 A/cm2,硫酸浓度20%(体积分数);此条件下电解反应产率为58.6%,电流效率达78.5%。

丁二酸钠直接电化学合成研究

在碱性溶液中,以顺酐为原料,对直接电化学合成丁二酸钠进行了研究.通过循环伏安等电化学测试方法研究了顺丁烯二酸钠在铅电极上的电化学还原行为,实验结果表明:顺丁烯二酸钠在铅电极上的还原电位约为-1.4V,还原反应属于扩散控制.用恒电流电解法合成了产物,采用带梯度淋洗液的离子色谱对产物进行了分析检测,合成丁二酸钠的电流效率大约为48.7%,产率大约为36.4%.

介孔碳材料合成的研究进展

介孔碳是一类新型的非硅基介孔材料,孔径一般在2~50 nm,其具有较高的孔比表面积、可调的孔道结构、良好的导电和导热性能等一系列优点,因此在吸附、催化、储氢及电化学等众多领域有着广泛的应用前景。综述了目前介孔碳材料的各类合成方法,重点介绍了模板法,其中包括硬模板法和软模板法,并对模板法的进一步研究进行了展望。

热处理对CO_2电解过程中氮掺杂碳催化剂电化学活性的影响

碳材料KB具有表面积大、导电性能好等优点,常被用于CO_2电解处理过程。通过调整前期热处理与胺化热处理参数,获得不同批次的NKB催化剂材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱分析和拉曼光谱等表征方法,对所制备样品的形貌、结构和组成等进行了分析,最后对4种样品在CO_2电解过程中的催化活性进行了测试。结果表明,温度预处理有利于提升氮掺杂碳KB催化剂的催化活性,且温度与催化活性成正相关趋势。

氮掺杂碳纤维催化剂在二氧化碳电解处理中的研究进展

作为新型催化剂的代表,氮掺杂碳纤维催化剂由于拥有良好的吸附性能、催化活性而被广泛应用于二氧化碳电解处理等领域。综述了目前氮掺杂碳纤维催化剂的研究进展,重点阐述了此种催化剂的合成原理、常用制备方法以及亟待解决的问题,并对其进一步研究和应用进行了展望。