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用于将甘油转化为DHA、氢的铜基催化剂
来源:国家科技图书文献中心 发布时间:2020-07-27

东京技术学院的科学家们(日本技术),国立台湾科技大学(台湾科技)已经开发出一种廉价、高效的含铜催化剂,可用于转换甘油,生物柴油产业的主要副产物之一,成为一个有价值的化合物称为二羟丙酮(DHA)。此外,同样的过程从水中产生氢分子,这些可以作为一种清洁的燃料使用,进一步凸显了这项研究在能源可持续性方面的影响。

虽然世界各国政府、学术界和组织多年来一直在强调有关化石燃料使用的危机,但它们的需求一直在持续增长增加。由于供应严重减少,研究人员已热切关注寻找更清洁、具有可持续生产潜力的替代燃料。

氢(H2)是一种非常有吸引力的矿物燃料替代品,因为它可以通过水解(水分子的分裂)从水(H2O)中产生。另一种可持续的方法是合成生物柴油,它是用植物油通过一种称为酯交换的转化过程制成的。然而,生物柴油合成会产生过量的甘油(C3H8O3);据估计,仅欧洲的生物柴油行业就生产了140万吨过剩的甘油,这些甘油无法卖给其他行业。如果甘油可以被用作原料来获取更有价值的化学物质,这将使生物柴油工业更有利可图,从而鼓励政府和公司放弃化石燃料。

幸运的是,来自东京科技和台湾科技的研究人员最近发现了一种有效的方法来充分利用这些多余的甘油。虽然研究甘油的电化学转化为其他更有价值的有机化合物(如DHA)已多年,但现有的方法需要使用贵金属,即铂、金和银。由于这些金属的使用占了甘油转化为DHA总成本的95%,所以这个研究小组致力于寻找一种负担得起的替代品。

在他们的研究中,他们发现氧化铜(CuO),一种廉价而丰富的物质,可以作为催化剂选择性地将甘油转化为DHA,即使在温和的反应条件下也是如此。为了实现这一点,电解电池溶液中的pH值(游离氢离子的浓度)必须在一个特定的值。通过各种显微技术,研究人员分析了措催化剂的晶体结构和组成,量身定做他们使它稳定,同时仔细检查可能的转换路径甘油在他们的系统解决方案的博士这允许他们找到合适的反应条件,有利于生产DHA。东京科技公司的首席研究员Tomohiro Hayashi教授说:“我们不仅发现了一种新的、丰富的高选择性DHA转化催化剂,而且证明了给生物柴油工业的废物赋予新的有价值的生命的可能性。”

此外,本研究提出的电化学体系,一方面由甘油产生DHA,另一方面通过水裂解产生H2。这意味着这种方法可以同时用于解决当前的两个问题。Hayashi解释说:“生物柴油和制氢工业都可以从我们的系统中受益,从而实现一个更加可持续的世界。”包括生物柴油和氢工业在内的可持续能源循环图如图1所示。

总之,我们必须不断努力解决燃料使用的可持续性问题,而像这样的研究让我们向更绿色的未来又迈进了一步。


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