近日，我國科研人員成功研發(fā)出一種高性能電催化劑，實(shí)現(xiàn)了綠色過氧化氫的高效合成，使過氧化氫合成有望實(shí)現(xiàn)“即產(chǎn)即用”。
這一科研成果由天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院梁驥教授團(tuán)隊(duì)取得，該成果于近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上發(fā)表。
梁驥介紹，過氧化氫作為重要的氧化劑和消毒劑，廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)療和環(huán)保領(lǐng)域。目前，高能耗的蒽醌法是生產(chǎn)過氧化氫的主要方法，不僅存在安全隱患，而且會(huì)造成環(huán)境污染。開發(fā)綠色、高效、可持續(xù)的過氧化氫合成方法，一直是科研人員努力的方向。
電化學(xué)合成技術(shù)被視為過氧化氫生產(chǎn)的理想方案。但長(zhǎng)期以來，催化劑在中性/堿性環(huán)境中活性低、選擇性差、穩(wěn)定性不足，制約了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
該科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種鎳基金屬有機(jī)框架材料（Ni-BTA），通過獨(dú)特的層間氫鍵設(shè)計(jì)，該材料對(duì)于電合成過氧化氫的催化能力能夠精準(zhǔn)匹配理論最優(yōu)值，既保證了反應(yīng)活性，又大幅抑制了副反應(yīng)的發(fā)生。
測(cè)試表明，在中性和堿性環(huán)境中，該催化劑制備過氧化氫的產(chǎn)率遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品。例如，利用該材料在生理鹽水中制備過氧化氫僅30分鐘后，即可對(duì)大腸桿菌等致病菌實(shí)現(xiàn)100%的殺滅率，并可對(duì)毒性有機(jī)染料實(shí)現(xiàn)快速降解。
梁驥表示，新材料的研發(fā)，不僅破解了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的高能耗、高污染難題，而且在中性/堿性環(huán)境及復(fù)雜水質(zhì)中展現(xiàn)出卓越適用性，為污水處理、醫(yī)療消毒等領(lǐng)域帶來全新可能。目前，科研團(tuán)隊(duì)正加快優(yōu)化制備工藝，推動(dòng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)線，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)高污染工藝的替代，助力實(shí)現(xiàn)“綠色化工”的目標(biāo)。
近日，我國科研人員成功研發(fā)出一種高性能電催化劑，實(shí)現(xiàn)了綠色過氧化氫的高效合成，使過氧化氫合成有望實(shí)現(xiàn)“即產(chǎn)即用”。
這一科研成果由天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院梁驥教授團(tuán)隊(duì)取得，該成果于近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上發(fā)表。
梁驥介紹，過氧化氫作為重要的氧化劑和消毒劑，廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)療和環(huán)保領(lǐng)域。目前，高能耗的蒽醌法是生產(chǎn)過氧化氫的主要方法，不僅存在安全隱患，而且會(huì)造成環(huán)境污染。開發(fā)綠色、高效、可持續(xù)的過氧化氫合成方法，一直是科研人員努力的方向。
電化學(xué)合成技術(shù)被視為過氧化氫生產(chǎn)的理想方案。但長(zhǎng)期以來，催化劑在中性/堿性環(huán)境中活性低、選擇性差、穩(wěn)定性不足，制約了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
該科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種鎳基金屬有機(jī)框架材料（Ni-BTA），通過獨(dú)特的層間氫鍵設(shè)計(jì)，該材料對(duì)于電合成過氧化氫的催化能力能夠精準(zhǔn)匹配理論最優(yōu)值，既保證了反應(yīng)活性，又大幅抑制了副反應(yīng)的發(fā)生。
測(cè)試表明，在中性和堿性環(huán)境中，該催化劑制備過氧化氫的產(chǎn)率遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品。例如，利用該材料在生理鹽水中制備過氧化氫僅30分鐘后，即可對(duì)大腸桿菌等致病菌實(shí)現(xiàn)100%的殺滅率，并可對(duì)毒性有機(jī)染料實(shí)現(xiàn)快速降解。
梁驥表示，新材料的研發(fā)，不僅破解了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的高能耗、高污染難題，而且在中性/堿性環(huán)境及復(fù)雜水質(zhì)中展現(xiàn)出卓越適用性，為污水處理、醫(yī)療消毒等領(lǐng)域帶來全新可能。目前，科研團(tuán)隊(duì)正加快優(yōu)化制備工藝，推動(dòng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)線，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)高污染工藝的替代，助力實(shí)現(xiàn)“綠色化工”的目標(biāo)。
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