天津工大膜领域电催化膜反应器前沿研究取得重要进展
2014-04-14 19:44:56
admin
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据人民网天津视窗2013年4月26日讯 近日，英国皇家化学会期刊《Chem. Commun.（化学通讯）》（2013, 49（40）, 4501 - 4503）以题为“Electrocatalytic oxidation of n-propanol to produce propionic acid using an electrocatalytic membrane reactor（电催化膜电催化氧化丙醇制备丙酸）”的快报形式报道了天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室李建新教授课题组成功研发的用于有机电化学合成领域的电催化膜反应器。文章刊发后引起国际同行的高度关注。
通常的化学反应过程中30%以上的能耗用于产物的分离和纯化。有机电化学合成是以电子作为试剂（世界上*清洁的试剂），通过电子的得失即利用电化学氧化或还原方法来实现有机化合物合成，具有反应条件温和、过程清洁等优点，一直被广大科学工作者关注。但由于传统有机电化学合成存在能耗大、目标物产率低等技术瓶颈，限制其广泛应用。李建新教授创新性地提出将电化学氧化与膜分离技术相耦合，通过反应-分离一体化电催化膜反应器设计实现有机电化学合成的高效性和高选择性。该研究以自制的纳米电氧化剂（MnOx）负载钛基电催化膜为阳极，辅助电极为阴极，通过直流电源连接构成膜反应器。结果表明：在温度323K、电压2.8V以及停留时间22.5min条件下氧化丙醇（167mmol/L）制备丙酸，丙醇转化率高达98.44%，丙酸的选择性达79.33%。其高效性和高选择性与该膜反应器的反应与分离协同作用机制有关。该电催化膜反应器在有机电化学合成领域显示出广阔的应用前景。
该研究成果是我国科学家在国际膜领域的创新成果，对于丰富和发展膜科学以及电化学有机合成的基础理论具有重要的学术价值，为新型膜技术的开发和应用提供了新的思路。《Chem. Commun.》（影响因子6.169）是化学、化工及材料等领域具有重要影响力的国际学术刊物。这也是李建新教授课题组继2011年在德国《Angew. Chem. Int. Ed.（应用化学）》（2011，50：2148-2150）、2012年在美国化学会环境领域顶级期刊《Environmental Science and Technology（环境科学与技术）》（2012，46：6815-6821）发表“面向工业废水处理的具有自清洁功能电催化膜反应器”等研究成果以来，在电催化膜反应器应用领域取得的又一成果。相关研究工作得到了国家自然科学基金的资助。