一篇论文发表在杂志上ACS能源字母展示了一个可持续发展的途径合成的环氧乙烷通过电化学氧化乙醇。这项研究有助于提供一个坚实的基础的可持续综合工业重要的化学品使用可再生能源和可再生能源基质。
研究:从乙醇电化学氧化乙烯合成。图片来源:Anusorn Nakdee / Shutterstock.com
环氧乙烷:使用和合成
环氧乙烷是一个关键的工业化学品作为前体几个化学物质如环氧树脂、乙二醇醚,乙二醇,几个塑料和散装化学品。乙二醇工业化学品行业的重要性,促进了新合成方法的研究。
目前,使用O乙烯直接氧化法2环氧乙烷合成的主要途径。银催化剂在这个过程中,使用温度为200 - 260oC和10 - 30条转换所需的压力。这个过程有重大环境影响由于其温室气体排放的依赖化石燃料的能源需求。每吨环氧乙烷生产0.9吨的有限公司2发出,烯烃的合成基质释放大量的公司使用2每吨烯烃。
使用可再生能源和环氧乙烷合成基质
对环境的影响环氧乙烷合成表明迫切需要更可持续和环保的过程。绿色合成方法既需要可再生能源和可再生能源基质。可再生电力的使用促进了零的发展途径的绿色合成环氧乙烷和产品,如塑料工业上使用这个重要前体的化学生产。
乙醇已成为一个有吸引力的再生衬底。这是由于它的低成本和乙烯相比,及其丰富。然而,合成环氧乙烷的可能性使用乙醇作为可持续衬底迄今为止尚未完全实现。以前开发的过程仍然依靠危害环境的化石燃料将乙醇转化为乙烯和乙烯生产环氧乙烷与电化学方法。
这个过程是有问题由于其能源需求和氧原子在酒精的浪费。一个更直接的方法是使用氯化氯乙醇转化为乙醇,其次是中间体的内部环化。氯离子作为催化剂,减少中间的原子经济反应和增加。这个过程中,与可再生能源相结合,提出了一个真正可持续的环氧乙烷合成路线和生产有价值的产品。
环氧化合物的路线:当前的挑战
几种方法,利用内部环化已经探索了过去几十年。例如,在1966年一个电化学过程利用电力和金属卤化物电解质将烯烃环氧化合物专利。最近的研究显示这一过程在几个材料的使用。欧洲杯足球竞彩
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然而,之前报道过程依赖于C的卤化(sp2C (sp) =2)债券中烯烃衬底材料。欧洲杯足球竞彩扩大基质原料乙醇等化学物质,不具备C = C债券是具有挑战性的,因为它需要激活C (sp3)- h债券,这是假象。由于这个困难,之前的研究没有产生氯乙醇的中间,这是必不可少的成功合成环氧乙烷的乙醇。
此外,overoxidized等产品有限公司2生产在大多数electrocatalyst金属由于氯化反应需要强烈的氧化电位。氯自由基可用于反应,但这是热动力不利。选择性氧化乙醇所需的氯乙醇中间体是非常具有挑战性,因此开发新的,更好的方法是必要的。
这项研究
这项研究发表在的中心目标ACS能源字母是开发一个方法,可以实现成功的氯化氯乙醇的乙醇使用电化学过程。创新方法是由作者使用可极化的电子结合仔细优化反应条件。随后的反应与electrogenerated氢氧根离子在一个电化电池转换氯乙醇与环氧乙烷。
小说流细胞由作者设计可以实现连续转化乙醇的氢氧化乙烯,打开门更可持续的原料生产工业重要的化学物质,破坏传统的合成途径。
作者指出,环氧乙烷生产可以控制由于乙醇的选择性氯化。此外,他们的研究突显出电极材料,反应温度,和应用潜力可以调整C (sp的激活3与之前报道)- h键,克服问题的过程。
此外,作者指出,材料优化和进一步研究反应堆工程可以提高产率和选择性,研究适用于散装化学品和,与可再生能源,可以帮助发展更可持续的工业化学合成技术。
进一步的阅读
幸运,C, Wang T & Schreier M (2022)从乙醇电化学氧化乙烯合成(在线)ACS的能量。7页。1316 - 1321 | pubs.acs.org。可以在:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00265
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