一氧化碳电还原用于高选择性生产乙烯

时间：2022-06-07 10:43:55来源：

乙烯或乙烯是化学工业的主要原料，包括作为生产各种塑料的起始材料。在《Angewandte Chemie》杂志上，科学家们现在介绍了一种新的电化学技术，用于从可再生资源和废物中获得的一氧化碳选择性和节能生产乙烯。

从经济和环境的角度来看，通过节能方法将一氧化碳(CO)转化为乙烯是使用非石化原料的关键过程。今天，乙烯通常通过石油精炼厂石脑油的蒸汽裂解来生产。在此过程中，长链碳氢化合物在 800 至 900 °C 时被分解成较短的链。或者，乙烯可以从合成气——从煤气化中获得的二氧化碳和氢气的混合物——生产，尽管它也可以从作为碳源的沼气、木材和废物中获得。费托工艺可用于将合成气转化为烃类混合物，包括乙烯。这种方法的缺点是 200 至 250 °C、5 至 50 bar 压力的能源密集型条件，以及有价值的氢气的消耗。此外，最多 30% 的产品是优选的 C2 烃(乙烯和乙烷)。无法防止形成更长的链，分离乙烯的过程复杂，30-50% CO2也产生，这是不希望的排放物并且代表碳的浪费。

厦门大学邓德辉和中科院大连化学物理研究所的研究人员现在介绍了一种用于高选择性生产乙烯的直接电催化工艺的新方法。在这种方法中，使用铜催化剂和电流在室温和标准压力下用水还原 CO。

通过优化气体扩散电极的结构，研究人员能够实现 52.7% 的无与伦比的法拉第效率(电化学反应中的电荷转移效率)，并突破了 C2 选择性 30% 的限制。不发生CO2排放。该方法的成功取决于具有最佳调节疏水性的碳纤维微孔层，它充当催化活性铜颗粒的载体，以及水相中氢氧化钾浓度的优化。这增加了电极处的 CO 浓度并增加了碳原子之间的耦合。该反应的副产物乙醇、正丙醇和乙酸是液体，可以轻松分离气态乙烯。

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