生物质转化为HTCC过氧化氢合成催化剂的水

生物质作为一种可持续的使用,绿色资源多种工业应用近年来已被广泛研究。探讨小说使用生物质作为H的光催化剂₂O₂合成的水,已经发表在一篇论文ACS催化。

研究:光催化剂的制备生物质废物用于过氧化氢合成。图片来源:EVANATTOZA / Shutterstock.com

H₂O₂合成

H₂O₂合成是一个经济上重要的化学过程。这个强大的氧化剂有许多商业用途,包括防腐剂抗菌液体,和漂白剂。

在生物系统中,这是一个短暂的分子和细胞毒性很强。过氧化氢的工业用途包括洗涤剂,有机过氧化物合成、污水处理、废纸回收,采矿业矿石浸出。在全球范围内,550万吨的H₂O₂每年生产。

过氧化氢在19日被发现^th世纪,与第一个商业工厂生产化学开放于1873年在柏林。H的电化学方法₂O₂合成是在1908年发明的时候发现化学可以使用硫酸合成在一个电解反应。蒽醌法是由IG Farben在1930年代。

传统上,合成的H₂O₂是一个密集的过程,需要有机溶剂、醇或盐电解质。如钯催化剂在H₂O₂合成。

今天,最使用的方法是蒽醌自动氧化过程,但也有环境和安全问题相关的大规模就业这一过程。这个过程是能源密集型产业,创造了大量的废水,气体和固体废物的副产品。

因为挑战固有的合成过程中,研究人员转向替代过程和催化剂,以减少环境危害,资源使用和成本。一个有吸引力的替代方法,近年来得到利益是使用光催化合成H₂O₂从水。

合成H₂O₂从水

合成过氧化氢的水,地球上最丰富的自然资源之一,具有巨大的潜力。这在降低成本有优势,分离过程和原位应用程序。然而,目前这是挑战由于合成方法的缺点。

恢复H₂O₂蒽醌的方法需要分离有机材料,和电化学合成需要密集的能量输入,以及各种化学物质。欧洲杯足球竞彩

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一个有前途的方法,可以克服问题的成本,能源使用,化学使用,提高光催化过氧化氢合成的绿色特性。这种技术使用光合成的化学物质。

到目前为止,一些论文研究了合成过氧化氢。这些包括金属氧化物和过渡金属。生产所需的氧还原反应H₂O₂限制在当前光催化方法的几个因素。

这些包括不利啊₂光催化剂的吸附,可怜的电子转移,形成超氧化物阴离子和困难。综合使用这些论文从纯水患有低性能。

HTTC催化剂:使用光催化生物质

有效的光催化过氧化氢的关键从纯水的制造是先进的氧还原催化剂和优化策略。

一个使用生物质替代传统催化剂。HTTC(水热炭质碳)是一种碳基材料产生的热液治疗有机物质如葡萄糖,动物粪便和纤维素。这种材料的主要优点之一是,它是丰富的,可以在大量生产,大大降低催化剂的成本。

这项研究发表的论文中ACS催化应用各种生物质来源——纸板、纤维素、蔗糖、淀粉、葡萄糖。实验结果表明,纤维素是最合适的生物质材料生产HTTC催化剂。

高浓度的氢₂O₂合成是通过使用biomass-derived HTTC催化剂。H₂O₂这些催化剂是通过生产的氧气减少。这是得出的结论是,这是由于优越的吸附和活化表面的HTTC催化剂。

研究小组得出的结论是,由于HTTC催化剂所表现出的良好的结果,他们很适合太阳化学能量转换。丰富的和可以很容易地准备,他们的大规模工业应用的潜力是明显的和将节省成本与H₂O₂光催化合成,这意味着在未来将变得更加商业化。

未来

全球对过氧化氢的需求高,化工行业必须寻找替代方法来产生商业重要化学物质由于能源和资源密集型的合成、有害试剂的使用,和废物产生的合成方法。

的研究ACS催化提出了一个商业上可行的H₂O₂合成方法使用HTTC催化剂来自廉价、丰富、环保生物质这有可能大大提高大规模光催化合成过氧化氢的商业可行性。

进一步的阅读

徐,L et al。(2021)光催化剂的制备生物质废物用于过氧化氢合成(在线)ACS催化| pubs.acs.org。可以在:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c03690

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