麻省理工学院Science：在Pd

一、麻省【迷信布景】

环氧丙烷(PO)是理工一种紧张的化学组成部份，用于破费良多商品化学品，学院如聚氨酯以及聚酯。麻省当初，理工PO的学院破费依赖于高活性、侵蚀性、麻省易爆性的理工化学氧化剂。国内外尽管已经探究了用份子氧(O₂)直接氧化丙烯作为替换妄想，学院但由于丙烯基氢的麻省剥离以及随后的进一步氧化，实现PO是理工具备挑战性的。电化学提供了一种颇有前途的学院措施，可能在情景温度以及压力下将水作为氧原子的麻省可不断源头。在电解历程中，理工个别会发生氧以及氢，学院但也可能经由电池阳极的氧化历程与阴极的析氢散漫来分解商品化学品。可是，这种措施会发生副产物，如次氯酸盐、氯化有机化合物以及盐水流，除了非氯电解质可能实现100%的抉择性以及接管，否则会对于情景组成严正挑战。麻省理工学院的Karthish Manthiram等人提出一种“电化学烯烃环氧化法”，成为高需要丙烯环氧化的一个有排汇力的道路。

二、【迷信贡献】

他们钻研了一种氧化钯铂合金催化剂(PdPtOx/C)，在情景温度以及压力下，在50毫安/平方厘米的电流下，丙烯环氧化的法拉第功能为66±5%。将铂嵌入到氧化钯的晶体妄想中，晃动了氧化铂的形态，从而后退了催化剂的功能。PdPtOx/C的环氧化反映是经由金属散漫过氧中间体的亲电行动妨碍的。这项使命证明了一种实用的策略，抉择性的电化学氧原子转移从不波及有害的氧化剂。有助于增长环氧化物的可不断分解，当初具备严正的能源以及情景意思。此外，从本钻研中取患上的对于直接阳极环氧化反映的份子水平清晰可能对于其余由水活化中间体驱动的电催化氧原子转移反映具备教育意思。该下场以“Direct propylene epoxidation via water activationover Pd-Pt electrocatalysts”为题宣告在国内顶级期刊Science上。

图1直接电化学环氧化丙烯的布景以及论证。(A)氯催化以及直接电化学环氧化丙烯的比力。(B)祖先报道的直接电化学环氧化丙烯的汇编以及咱们的使命。(C)退火对于Pt、Pd以及Pd-Pt纳米颗粒的影响。(D以及E)在(D)水-乙腈电解质以及(E)水电解质中，差距组成的钯-铂-碳催化剂直接电化学环氧化丙烯的功能。©2022 AAAS

图2退火PdPt /C、Pd/C以及Pt/C催化剂的非原位表征。(A) 500℃退火催化剂的XRD谱图。(B以及C)尺度品以及催化剂的EXAFS光谱。(D)催化剂的循环伏安痕迹。(E)退火Pd/C以及PdPt/C催化剂的高分说率Pd 3d XPS光谱。(F)退火Pt/C以及ppt /C催化剂的高分说率Pt 4f XPS光谱。©2022 AAAS

图3 Operando x射线罗致光谱。(A) PdPtOx/C以及PtOx/C中Pt化学价随外加电位的变更。(B) PdPtOx/C以及PdOx/C中Pd平均价随外加电位的变更。©2022 AAAS

图4 PdPtOx/C催化剂直接阳极环氧化反映能源学数据。(A) 1 atm丙烯在10M水、0.4 M四氟硼酸四丁基铵(tbabf4)乙腈溶液中电流密度的阳极电位依赖性。(B)差距丙烯分压上水摩尔浓度与丙烯环氧化电流密度的关连。(C)差距水浓度下丙烯环氧化电流密度与丙烯分压的关连。(D)预料的反映机制搜罗直接阳极环氧化以及氧演化道路。(E)模拟丙烯在10 M水、1.1 V以及Fc/Fc +条件下中间物资拆穿困绕率的分压依赖性。©2022 AAAS

图5 烯烃亲电性指数与直接阳极环氧化率的关连 ©2022 AAAS

三、【立异点】

缔造了一种氧化钯铂合金催化剂(PdPtOx/C)，可直接在水中破费环氧化丙烯

四、【迷信开辟】

全天下正在面临能源的惊险，若何可不断保障能源的提供是列国强烈相助的规模，本文提出的抉择性电化学氧的策略有助于增长环氧化物的可不断分解，而不发生有害气体。这种策略还可能教育此外环氧化物的可不断破费，具备严正的实际价钱。

原文概况：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh4355

本文由虚谷纳物供稿

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