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催化劑添新“鎧甲” 妙用銅離子提升轉化效率

2025/10/22 10:21:47    來源：新華社CNML文字

　　新華社北京10月21日電（記者劉禎、王瑩）記者從中國科學院金屬研究所獲悉，該所研究團隊在工業級電流密度下電催化甘油氧化技術上取得突破，通過在反應液中添加微量銅離子，可有效解決催化劑在工業級大電流密度下的失效難題，大幅提升產物效率與穩定性。相關論文成果21日在國際學術期刊《自然-可持續發展》上發表。

　　甘油作為生物柴油產業的副產物，經氧化可升級為藥物、食品、護膚品及面料的重要原料。傳統的熱催化甘油氧化污染大、能耗高，而電催化甘油氧化技術以水為氧化劑、以綠色電能為能量輸入，為甘油氧化綠色升級提供了新路徑。

　　然而，電催化甘油氧化技術走向產業應用面臨一大瓶頸：在工業級的大電流密度下，鈷、鎳等常用金屬氧化物催化劑易發生氧化非晶化，催化劑的表面像被“電糊了”一樣變得松散、無序。這不僅使生產目標產物的效率大幅下降，還浪費電能與原料。

　　針對這一挑戰，研究團隊在反應液中添加微量銅離子，在反應過程中這些銅離子能在兩種價態間靈活切換，如同一層“動態鎧甲”，可有效維持催化劑表面的晶體結構，從而抑制非晶化。

　　經測試，銅離子的引入顯著提升了甘油氧化的產物效率，在6×6平方厘米的電極下，每小時可生產13.2克氧化產物，且能連續穩定運行超100小時，展現出大規模應用的工業化潛力。

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