天津大学完成乙炔半氢化高效制乙烯

  近来，天津大学张兵团队在“煤衍生的乙炔”电催化半氢化制备乙烯研讨方面获得开展。

  乙烯产值是衡量一个国家化工开展水平的重要方针之一。传统乙烯出产的悉数进程中存在对石油依赖性高、能耗高、碳排放高级问题，一起依据我国“富煤”的资源禀赋，开展以煤为碳源、以水为氢源，使用“煤衍生的乙炔”电催化半氢化制备乙烯战略契合我国国情，有望完成煤的绿色资源化使用。但现在该战略受限于严峻的析氢竞赛以及乙烯过氢化副反响。此外，该战略的可盈余方针尚不清晰，约束了其开展。

  张兵教授团队首要经过经济技术剖析设定可盈余方针，并提醒按捺工业级电流密度下乙烯过氢化和析氢反响的竞赛是完成盈余的要害点。依据此，团队进行了催化剂的精准规划：选用具有弱乙烯吸附的铜催化剂来按捺过氢化的竞赛，提高乙烯选择性；凭借理论核算证明富不饱和位点的纳米铜不仅仅能够促进水的活化，还能够增大析氢反响的能垒，来提高乙烯的法拉第功率。

  传统滴涂型电极资料在工业级电流密度下较易掉落，自支撑的纳米铜气体分散电极是愈加抱负的电极资料，但其制备进程遭到基底疏水性的约束。研讨团队立异开展限域溶解、界面成长战略，以硝酸铜在疏水电极与碱性电解液界面处缓慢溶解所构成的氢氧化铜为铜源，经过电堆积的办法成功制备了自支撑的纳米铜（3-5纳米）气体分散电极。

  鉴于传统滴涂型电极资料在工业级电流密度下易掉落等问题，自支撑的纳米铜气体分散电极是抱负的电极资料，但其制备进程易遭到基底疏水性的约束，存在必定的挑战性。因而，该研讨团队立异开展了限域溶解与界面电组成战略，以硝酸铜在疏水电极与碱性电解液界面处缓慢溶解所构成的氢氧化铜为铜源，经过电堆积的办法制备了3-5 纳米铜负载气体分散电极。在0.5 安培/平方厘米的工业级电流密度下，完成了近100%法拉第功率和选择性的乙烯组成，以及长达54 小时的电极循环稳定性。该战略在较宽电位范围内，生成乙烯的法拉第功率均挨近100%，可直接在具有波动性特征的太阳能等可再次出产的动力电力下作业。此外，全生命周期的碳排放剖析依据成果得出该战略具有十分杰出的碳减排潜力。

  该研讨不仅为高收率、高选择性的乙烯出产供给了高效、可继续的办法，还为水为氢源的电催化转移氢化催化剂的规划与组成供给了典范。（津云新闻记者段玮 通讯员张华）

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