生物质平台的电氧化提供了生产有价值的含氧化合物的可持续途径,但实际实施受到碱性电解质中底物和/或中间体固有不稳定性引起的严重碳损失的阻碍,特别是在高浓度下。
在此,基于对非法拉第降解的理解,清华大学段昊泓开发了一种单通道连续流反应器(SPCFR)系统,该系统具有高电极面积/电解质体积比、反应器中底物持续时间短以及单独进料的特点。
文章要点
1)底物和碱性溶液,从而很大程度上抑制非法拉第降解。通过构建九堆叠模块SPCFR系统,研究人员实现了葡萄糖到甲酸和5-羟甲基糠醛(HMF)到2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的电氧化,具有高单程转化效率(SPCE;81.8%和分别为95.8%)和高浓度(甲酸盐:562.8 mM,FDCA:556.9 mM)下的高选择性(甲酸盐:76.5%,FDCA:96.9%)。
2)研究人员还展示了从木材和大豆油中连续、公斤级电合成二甲酸钾(0.7kg),以及从HMF中连续电合成FDCA(1.17kg)。
这项工作强调了理解和抑制非法拉第降解的重要性,为利用电化学技术进行可扩展的生物质升级提供了机会。
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Zhou, H., Ren, Y., Yao, B. et al. Scalable electrosynthesis of commodity chemicals from biomass by suppressing non-Faradaic transformations. Nat Commun 14, 5621 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-41497-y
https://doi.org/10.1038/s41467-023-41497-y