Sargent Nat. Catal.：调节OH结合能实现乙烯选择性电化学氧化为乙二醇

芣苢

2020-01-07

开发直接由可再生电力提供动力的高效的电化学方法用于制备化学商品具有重大意义。其中一种至关重要的化学品是乙二醇，它可用作防冻剂和聚合物前体，每年的消费量约为2000万吨。在由乙烯氧化制乙二醇的过程中，需要将两个OH基团连续转移至乙烯，这其中可能涉及*C₂H₄OH中间体。因此，OH的结合能将是该过程中的关键因素。此外，一旦形成乙二醇，它很可能会通过其氧原子吸附到催化剂表面，因此，调节OH结合能可以使其易于解吸，从而避免不必要的进一步氧化。近日，多伦多大学Edward H. Sargent团队报告了一种在环境温度和压力下，在水性介质中将乙烯选择性部分氧化为乙二醇的一步式电化学路线。作者认为，催化剂与OH结合能的调控对促进OH转移至*C₂H₄OH形成乙二醇至关重要。计算研究表明，金掺杂的钯催化剂(3.2 at.% Au)可以有效地执行此步骤，并且，作者通过实验发现它对乙二醇具有80％的高法拉第效率，并在连续运行100个小时后仍能保持其性能。该工作为在温和条件下设计水性介质中的其它阳极部分氧化反应提供了有用的参考，并指明了化学工业中实现电气化的一种途径。

Yanwei Lum, Jianan Erick Huang, Edward H. Sargent*, et al. Tuning OH binding energy enables selective electrochemical oxidation of ethylene to ethylene glycol. Nat. Catal., 2020

DOI: 10.1038/s41929-019-0386-4

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0386-4