乙醇酸鈉是一種重要的日用化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于各種重要化學(xué)品的生產(chǎn)工藝中，是一種重要的中間體。隨著可再生能源發(fā)電方法的快速發(fā)展，利用電氧化乙二醇(EG)制得的乙醇酸(GA)來(lái)進(jìn)一步得到乙醇酸鈉受到越來(lái)越多的關(guān)注。
然而，該方法仍然存在兩個(gè)主要的問(wèn)題：一方面，貴金屬在電催化劑中的高負(fù)載量及其快速失活不能滿(mǎn)足大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的要求；另一方面，高濃度KOH作為電解質(zhì)在產(chǎn)物分離前需中和，不可避免地浪費(fèi)了大量的堿和酸。因此，有必要開(kāi)發(fā)合適的策略來(lái)克服上述問(wèn)題。近日，華東師范大學(xué)陳立松課題組制備了Pd/NiMoO4/NF催化劑并提出了一個(gè)原位酸堿反應(yīng)的策略，用來(lái)從電解液中提取乙醇酸鈉。與以往報(bào)告的情況不同，在電解過(guò)程中，乙醇酸鈉可以通過(guò)NaOH電解質(zhì)與EG氧化產(chǎn)生的GA原位反應(yīng)而獲得，這不僅可以充分利用電解質(zhì)來(lái)提高原子的利用率，而且可以減少酸的浪費(fèi)。結(jié)果表明，具有較低Pd負(fù)載量(3.5 wt.%)的Pd/NiMoO4/NF催化劑的乙醇酸鈉的法拉第效率高達(dá)98.9%，經(jīng)過(guò)1500小時(shí)電解后成功從電解質(zhì)溶液中分離出90.34 g乙醇酸鈉，且電解后電極材料的形貌和結(jié)構(gòu)幾乎未發(fā)生變化，證明該催化劑具有優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。根據(jù)電化學(xué)測(cè)試和原位光譜表征結(jié)果，研究人員提出了Pd/NiMoO4/NF催化劑上EG的反應(yīng)機(jī)理和路徑：電子從Pd表面轉(zhuǎn)移到NiMoO4表面，NiMoO4表面帶負(fù)電荷，促進(jìn)羥基從NiMoO4表面遷移，導(dǎo)致Pd表面附近的局部羥基濃度增加，這進(jìn)一步促進(jìn)EG的快速轉(zhuǎn)化和CO的活化，從而有利于EGOR活性和穩(wěn)定性的提高。此外，NiMoO4的引入也能促進(jìn)EG的吸附，較高的局部濃度有利于EG的快速轉(zhuǎn)化。此外，以Pd/NiMoO4/NF為陽(yáng)極，泡沫鎳為陰極組裝的無(wú)膜流動(dòng)池在1.2 V時(shí)達(dá)到115 mA cm-2的電流密度，經(jīng)過(guò)23小時(shí)的穩(wěn)定性測(cè)試后乙二醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到50%，乙醇酸鈉的法拉第效率為93.1%，顯示出良好的應(yīng)用前景。Pd/NiMoO4/NF electrocatalysts for the efficient and ultra-stable synthesis and electrolyte-assisted extraction of glycolate. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-47179-7
