天津工大膜領域電催化膜反應器前沿研究取得重要進展
2014-04-14 19:44:56
admin
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據人民網天津視窗2013年4月26日訊 近日，英國皇家化學會期刊《Chem. Commun.（化學通訊）》（2013, 49（40）, 4501 - 4503）以題為“Electrocatalytic oxidation of n-propanol to produce propionic acid using an electrocatalytic membrane reactor（電催化膜電催化氧化丙醇制備丙酸）”的快報形式報道了天津工業大學中空纖維膜材料與膜過程省部共建國家重點實驗室李建新教授課題組成功研發的用于有機電化學合成領域的電催化膜反應器。文章刊發后引起國際同行的高度關注。
通常的化學反應過程中30%以上的能耗用于產物的分離和純化。有機電化學合成是以電子作為試劑（世界上*清潔的試劑），通過電子的得失即利用電化學氧化或還原方法來實現有機化合物合成，具有反應條件溫和、過程清潔等優點，一直被廣大科學工作者關注。但由于傳統有機電化學合成存在能耗大、目標物產率低等技術瓶頸，限制其廣泛應用。李建新教授創新性地提出將電化學氧化與膜分離技術相耦合，通過反應-分離一體化電催化膜反應器設計實現有機電化學合成的高效性和高選擇性。該研究以自制的納米電氧化劑（MnOx）負載鈦基電催化膜為陽極，輔助電極為陰極，通過直流電源連接構成膜反應器。結果表明：在溫度323K、電壓2.8V以及停留時間22.5min條件下氧化丙醇（167mmol/L）制備丙酸，丙醇轉化率高達98.44%，丙酸的選擇性達79.33%。其高效性和高選擇性與該膜反應器的反應與分離協同作用機制有關。該電催化膜反應器在有機電化學合成領域顯示出廣闊的應用前景。
該研究成果是我國科學家在國際膜領域的創新成果，對于豐富和發展膜科學以及電化學有機合成的基礎理論具有重要的學術價值，為新型膜技術的開發和應用提供了新的思路。《Chem. Commun.》（影響因子6.169）是化學、化工及材料等領域具有重要影響力的國際學術刊物。這也是李建新教授課題組繼2011年在德國《Angew. Chem. Int. Ed.（應用化學）》（2011，50：2148-2150）、2012年在美國化學會環境領域頂級期刊《Environmental Science and Technology（環境科學與技術）》（2012，46：6815-6821）發表“面向工業廢水處理的具有自清潔功能電催化膜反應器”等研究成果以來，在電催化膜反應器應用領域取得的又一成果。相關研究工作得到了國家自然科學基金的資助。